Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Rhizobactéries bénéfiques pour les plantes“

Les rhizobactéries qui favorisent la croissance des plantes, connues sous le terme RFCP, stimulent directement la croissance de celles-ci en augmentant le prélèvement des éléments nutritifs du sol, en induisant et produisant des régulateurs de croissance végétale et en activant les mécanismes de résistance induite chez les végétaux. Les RFCP stimulent indirectement la croissance des végétaux par leur effet antagoniste sur la microflore qui leur est néfaste, en transformant les métabolites toxiques et en stimulant la nodulation des légumineuses par les rhizobia. Les effets antagonistes des RFCP impliquent la production d'antibiotiques et la compétition nutritionelle avec les pathogènes végétaux. L'établissement de l'association RFCP-plante est primordiale pour l'expression des effets bénéfiques aux plantes. L'utilisation des RFCP marquées avec des gènes de bioluminescence permet de visualiser le processus de colonisation racinaire. Suite à l'apparition des exsudats de la semence, l'inoculum bactérien se multiplie, puis les bactéries sont transportées passivement par la racine en développement, hors de la zone d'influence de la semence. Par la suite, les RFCP continuent de se multiplier grâce aux exsudats racinaires et persistent sur les racines. Plusieurs compagnies développent actuellement des inoculants contenant des RFCP, surtout afin de réduire l'utilisation des pesticides de synthèse en agriculture.

Les virus peuvent apporter de nouvelles fonctions aux organismes qui les portent. Chez les plantes, des virus, présents à des niveaux d’infection faibles, confèrent des propriétés de résistance aux stress et aux parasites. Chez les animaux, de plus nombreux exemples d’appropriation de gènes viraux, qui participent en particulier à la protection contre de nouvelles infections, à la communication entre les neurones, ou à la morphogenèse du placenta, ont été décrits. Chez les guêpes parasites, une machinerie virale complexe est conservée sous la forme d’un virus endogène dispersé dans le génome, leur permettant d’infecter l’hôte parasité et de lui faire exprimer des protéines inhibant ses propres mécanismes de défense. Les processus d’appropriation des mêmes fonctions virales se sont souvent répétés au cours de l’évolution. Cette revue aborde des exemples de symbioses virales (c’est-à-dire, des cas où le virus exploite un organisme-hôte en lui étant par ailleurs bénéfique), où l’apport positif des virus est bien documenté.

Face à l’expansion et à la rapidité d’apparition des résistances aux anthelminthiques de synthèse dans les populations de nématodes gastro-intestinaux chez les ovins et les caprins, il est indispensable d’explorer l’intérêt de solutions représentant des alternatives aux molécules antiparasitaires de synthèse. Parmi les options explorées pour développer le concept de gestion intégrée des nématodes parasites, l’emploi de plantes bioactives, comme le sainfoin ou la chicorée, présente l’intérêt d’avoir des effets bénéfiques sur les plans nutritionnels, sanitaires ainsi qu’environnementaux. Ces plantes contenant des métabolites secondaires répondent donc par plusieurs aspects aux attentes de l’agroécologie.

Les biostimulants enracineur sont des produits qui visent à stimuler le développement du système racinaire des plantes. Ils peuvent être appliqués au moment du semi, de la transplantation ou pendant la croissance des cultures. Ces produits contiennent généralement des substances naturelles, telles que des extraits d’algues, des hormones végétales, des acides aminés et des vitamines, qui agissent en synergie pour favoriser la croissance et le développement des racines.Les légumineuses telles que les pois, les haricots et les lentilles, jouent un rôle important dans l’agriculture durable en raison de leur capacité à fixer l’azote atmosphérique et à améliorer la fertilité du sol. Les haricots verts sont riches en fibres alimentaires et une source de vitamines et de protéines végétales. Au Maroc, la superficie cultivée du haricot vert augmente au fur et à mesure pour atteindre 8.000 hectares en 2020.Plusieurs études ont examiné les effets des biostimulants enracineur sur les légumineuses, et les résultats sont prometteurs. L’application de ces produits a été associée à une augmentation de la longueur et de la densité des racines, ce qui améliore l’absorption des nutriments et de l’eau. De plus, les biostimulants enracineur ont montré des effets bénéfiques sur la nodulation des légumineuses, en favorisant la formation de nodules racinaires et en augmentant la fixation de l’azote atmosphérique.Le but de notre travail consiste à étudier l’efficacité d’un biostimulant enracineur sur le développement racinaire du haricot vert. Les résultats obtenus montrent une augmentation moyenne de plus de 55% du poids de la racine en comparaison aux plantes non traitées après trois mois de cultures, ainsi que la longueur de la racine avec une augmentation de presque 60% par rapport au témoin.Les essais aux champs confirment la faisabilité à une grande assurance de ce biostimulant qui a montré des résultats très encourageants.

La rhizosphère est la zone étroite de sol soumise à l’influence des racines des plantes qui libèrent un mélange moléculaire complexe : les exsudats racinaires. Ils permettent à la plante de recruter son microbiote rhizosphérique qui joue un rôle clé dans sa croissance et sa résistance aux stress biotiques et abiotiques. Dans le cadre de l’agroécologie, la compréhension du dialogue moléculaire racines-microbiote pourrait permettre de promouvoir l’installation de rhizobactéries bénéfiques pour les plantes (PGPR) dans la rhizosphère. Lors de cette thèse, la capacité des exsudats racinaires de colza (Brassica napus), de pois (Pisum sativum) et de ray-grass (Lolium perenne) à attirer et nourrir trois PGPR (Bacillus subtilis ATCC 6633, Pseudomonas fluorescens ATCC 17400 et Azospirillum brasilense Sp245) a été mesurée et comparée grâce à la définition d’un nouvel indicateur, le score de « love match ». Pour toutes ces bactéries, les exsudats de colza sont les plus attractifs et induisent la croissance la plus rapide, ceux de pois permettent la production de biomasse la plus élevée, tandis que ceux de ray-grass sont les moins efficaces. Si l’on compare les PGPR, P. fluorescens et A. brasilense semblent répondre plus efficacement aux exsudats racinaires que B. subtilis. L’analyse transcriptomique révèle quant à elle que B. subtilis régule l’expression de nombreux gènes en réponse aux exsudats racinaires, tandis que P. fluorescens semble déjà exprimer la plupart des gènes nécessaires à cette réponse. Ces résultats mettent en évidence la sélection spécifique des PGPR par la plante à travers ses exsudats racinaires, et pourraient aider à sélectionner les exsudats les plus efficaces pour promouvoir l'établissement de bioinoculants dans la rhizosphère
The rhizosphere is the narrow zone of soil under the influence of plant roots that release a complex molecular mixture: root exudates. They allow the plant to recruit its rhizosphere microbiota, which plays a key role in its growth and resistance to biotic and abiotic stresses. In the context of sustainable agriculture, understanding the molecular root-microbiota dialogue could help to promote the establishment of Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) in the rhizosphere. In this thesis, the ability of root exudates from rapeseed (Brassica napus), pea (Pisum sativum) and ryegrass (Lolium perenne) to attract and feed three PGPR (Bacillus subtilis ATCC 6633, Pseudomonas fluorescens ATCC 17400 and Azospirillum brasilense Sp245) was measured and compared by defining a new indicator, the « love match » score. For all bacteria, rapeseed exudates are the most attractive and induce the fastest growth, pea exudates allow the highest biomass production, while ryegrass exudates are the least effective. When comparing PGPR, P. fluorescens and A. brasilense seem to respond more efficiently to root exudates than B. subtilis. Transcriptomic analysis reveals that B. subtilis regulates the expression of many genes in response to root exudates, whereas P. fluorescens appears to already express most of the genes required for this response. These results highlight the specific selection of PGPR by the plant through its root exudates, and could help to select the most efficient exudates in order to promote the establishment of bioinoculants in the rhizosphere

Les plantes vivent en étroite relation avec des populations complexes de microorganismes, y compris des espèces de rhizobactéries communément appelées rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes (PGPR). Les PGPR conférèrent aux plantes une meilleure croissance et tolérance aux stress biotiques et abiotiques mais les mécanismes moléculaires impliqués dans ce processus restent largement inconnus. En utilisant un système expérimental in vitro, la plante modèle Arabidopsis thaliana et la souche PGPR bien caractérisée Pseudomonas simiae WCS417r, nous avons réalisé un ensemble complet d'analyses phénotypiques, d’expressions géniques et biochimiques. Nos résultats montrent que PsWCS417r induit des modifications transcriptionnelles majeures du transport du sucre et d'autres processus biologiques clés liés à la croissance, au développement et à la défense des plantes. En utilisant une approche de génétique inverse, nous avons également démontré que AtSWEET11 et AtSWEET12, deux gènes transporteurs de sucre dont l'expression est réprimée par les souches bactériennes étudiées chez Arabidopsis thaliana, sont fonctionnellement impliqués dans les effets favorisant la croissance et le développement des plantules. Nos résultats révèlent que la régulation du transport de sucres joue un rôle important dans les effets bénéfiques des interactions plantes-rhizobactéries. Nous avons étendu notre étude à deux autres souches de PGPR (Pseudomonas fluorescens PICF7, Burkholderia phytofirmans PsJN) et à une autre souche non-PGPR (Escherichia coli DH5α). Ces trois souches bactériennes sont capables de modifier elles aussi l’expression de plusieurs gènes codant des transporteurs de sucre (essentiellement des gènes des familles AtSWEET et AtERD6-like), soit dans les racines, soit dans les parties aériennes des plantules d’Arabidopsis. Globalement, nos résultats révèlent une régulation transcriptionnelle conservée ou spécifique de certains gènes codants pour des transporteurs de sucres lors des interactions plante-PGPR. Enfin, nous avons effectué l'identification et la caractérisation d'une souche Bacillus megaterium, RmBm31, isolée de nodules racinaires de la légumineuse Retama monosperma. Notre étude révèle que RmBm31 est une bactérie endophyte produisant de l'IAA et possédant un grand nombre de gènes associés à des caractères favorisant la croissance des plantes. En utilisant la plante modèle Arabidopsis, nous avons démontré que cette souche présente des effets bénéfiques sur la croissance et le développement des plantules via la production de composés volatils. Ces effets semblent impliquer des mécanismes de signalisation indépendants de l'auxine
Plants live in close relationships with complex populations of microorganisms, including rhizobacteria species commonly referred to as Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR). PGPR able to confer to plants an improved productivity but the molecular mechanisms involved in this process remain largely unknown. Using an in vitro experimental system, the model plant Arabidopsis thaliana, and the well characterized PGPR strain Pseudomonas simiae WCS417r, we have carried out a comprehensive set of phenotypic, gene expression, and biochemical analyses. Our results show PsWCS417r induces major transcriptional changes in sugar transport and in other key biological processes linked to plant growth, development and defense. Using a reverse genetic approach, we also demonstrate that AtSWEET11 and AtSWEET12, two sugar transporter genes whose expression is down-regulated by the PGPR, are functionally involved in its plant-growth promoting effects. Altogether, our findings reveal regulation of plant sugar transport plays a crucial role in determining the fate of plant-rhizobacteria interactions. We extended our study to two other PGPR and a non PGPR strain. Overall, our results show that all three bacterial strains tested are able to alter the expression of several plant sugar transporter genes (essentially genes of the AtSWEET and AtERD6-like families), either in roots or in shoot, and either in physical contact with the seedling roots or via the production of volatile compounds only. Altogether, our findings reveal conserved and strain-specific trancriptional regulation of sugar transport during plant-PGPR interactions. Lastly, we report the identification and characterization of a Bacillus megaterium endophytic strain, RmBm31, isolated from root nodules of the legume species Retama monosperma. Our study reveals RmBm31 is an IAA-producing endophytic bacterium that possess a large set of genes associated with plant growth promoting traits. Using the model plant species Arabidopsis, we demonstrate this strain display beneficial effects on plant growth and root development via the production of volatile compounds. These effects seem to involve auxin-independent signaling mechanisms

Le microbiome peut améliorer la croissance des plantes et contrôler les agents pathogènes importants qui les infectent. Comprendre comment les plantes façonnent leur microbiome et les différents mécanismes utilisés par les microbes pour s'associer aux plantes est important pour le développement de solutions agricoles basées sur le microbiome. Nous présentons ici les connaissances actuelles sur les interactions plantes-microbiome et les stratégies permettant de créer des microbiomes bénéfiques pour les plantes et le sol.