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Voie d'amélioration de la symbiose arachide-rhizobium : différenciation bactérienne et diversité des microsymbiotes

PHC : Utique
Codes du projet : 17G0918 -- Campus N° 37137ND
Domaine : Agronomie, productions animale, végétale et agroalimentaire
Intitulé : Voie d'amélioration de la symbiose arachide-rhizobium : différenciation bactérienne et diversité des microsymbiotes
Porteur(s) : SHYKOFF Jacqui, MARS Mohamed, ALUNNI Benoit
Date de début : 01/01/2020
Date de fin : 31/12/2019

Dans ce projet, nous souhaitons tester l’implication d’un système NCR/BacA dans la symbiose Arachis/Bradyrhizobium. Cette question fondamentale permettra de comprendre comment se met en place la différenciation chez l’Arachide, ce qui permettrait à moyen terme d’améliorer la fixation d’azote en jouant sur la différenciation. Nos connaissances acquises au cours des dernières années sur le rôle des NCR/NCR-like dans la différenciation des bactéroïdes chez M. truncatula/S. meliloti et Aeschynomene/ Bradyrhizobium pourront donc être transférées vers l’Arachide. Par ailleurs, des études récentes ont montré que l’Arachide peut être nodulée par Bradyrhizobium DOA9, une souche à large spectre d’hôte dont le génome est séquencé (Teamtisong et al., 2014). Cette souche modèle sera donc utilisée comme référence dans nos expérimentations, et sera utilisée pour tester l’implication d’un gène BacA-like au cours de la symbiose Arachide/Bradyrhizobium.
Un autre axe du projet vise à analyser les ressources génétiques disponibles dans les sols tunisiens, afin de mettre en évidence des bactéries nodulant l’Arachide qui pourraient favoriser la croissance végétale sous contrainte abiotique. Ce type d’étude n’a jusqu’alors jamais été mené en Tunisie et pourrait constituer un premier pas vers une stratégie de développement de la culture de l’Arachide par des approches d’inoculation de souches d’élite, comme par l’amélioration variétale de l’Arachide sur des critères d’efficacité symbiotique et de résilience de l’interaction face aux stress abiotiques.

Objectifs

Dans le cadre de ce projet, nous nous sommes fixés les objectifs suivants :
- Isoler, caractériser et identifier les bactéries nodulant l’Arachide sur différents sites correspondant aux divers types de stress abiotiques rencontrés (sécheresse, forte température, salinité, sols dégradés de sites miniers) ainsi que des sites contrôles
(champs et oasis - Taches 1 et 2 du plan d’exécution et de la section méthodologies). Cela nous permettra de sélectionner les souches les plus performantes pour de futures applications potentielles.
- Etudier les mécanismes de sélection du partenaire symbiotique le plus efficace chez l'Arachide et tester la résilience des couples symbiotiques sous contraintes abiotiques en conditions contrôlées (Tache 3). Outre l‘intérêt fondamental de la question posée, cela nous permettra d’évaluer la possibilité de développer des approches d’inoculation de souches d’élite isolées dans les Taches 1 et 2. Cela nous aidera également à prédire le potentiel agronomique de l’Arachide dans un contexte d’intensification des stress abiotiques.
- Caractériser en premier lieu l’état de différenciation des bactéroïdes dans les nodosités induites par la souche Bradyrhizobium DOA9 et de décrypter les facteurs végétaux et bactériens impliqués dans cette différenciation (Tâches 4 et 5). Cela nous permettra de mieux comprendre les modalités de la différenciation des bactéroïdes chez l’Arachides en vue de sa manipulation à des fins agronomiques.

Résultats

Notre projet pose de nombreuses questions scientifiques particulièrement intéressantes relatives à l’évolution de la symbiose rhizobium-Légumineuses et de son adaptation aux contraintes environnementales comme les stress abiotiques qui accompagnent le changement climatique en cours.
Ce projet permettra de comprendre si la différenciation bactérienne observée chez les Aeschynomene et chez l’Arachide procède du même principe. Dans cette perspective, la présence de gènes NCR et leur caractérisation chez l’Arachide, ainsi que le recrutement d’un gène BacA-like chez un radyrhizobium nodulant l’Arachide seront testés. D’autre part, le changement climatique en cours devrait induire une augmentation de la fréquence et de l’intensité des stress abiotiques, notamment dans les zones arides. Il est donc crucial d’investiguer les voies de maintien d’une agriculture productive, et les voies de restauration des sols dégradés par la désertification (qu’elle soit directement induite par les activités humaines ou d’origine climatique). Enfin, les modalités de choix du partenaire symbiotique ont été étudiées sur des systèmes modèles, mais n’ont pas été testées sur des espèces d’intérêt agronomique comme l’Arachide.
Ce projet peut être considéré à deux niveaux : l’un fondamental et l’autre appliqué. En effet, l’un de nos objectifs est de caractériser la diversité des bactéries nodulant l’Arachide en Tunisie, notamment dans les zones arides. Cela permettra, outre la compréhension de l’adaptation des bactéries à des conditions stressantes, d’établir une collection de bactéries qui pourra ensuite être utilisée pour des essais agronomiques. Ce projet vise également à comprendre les modalités de mise en place de cette interaction, et sa résilience dans des conditions de stress abiotiques intenses comme on les retrouve en Tunisie. Là aussi, on peut y comprendre les modalités de sélection d’un partenaire symbiotique par une plante, la résilience de ce mécanisme sous contraintes abiotiques, mais cela peut également contribuer à moyen terme au développement d’un inoculum bactérien pour les producteurs d’Arachide dont la capacité d’implantation dans les sols et la compétitivité auront été évaluées. Enfin, ce projet vise à comprendre les modalités de mise en place de la différenciation des bactéries en bactéroïdes au cours de la symbiose Arachide-Bradyrhizobium. Cela répond à une question fondamentale qui concerne l’évolution des mécanismes mis en place par certaines Légumineuses pour induire une différenciation bactérienne au cours de la symbiose. Cela permettra également de contribuer à moyen terme à une amélioration variétale de l’Arachide reposant sur l’intégration de ce trait symbiotique dans un schéma de sélection.
Ce projet devrait donc apporter des résultats tant au niveau fondamental qu’à un niveau plus appliqué, en prenant en compte des
dimensions moléculaires et cellulaires, mais aussi écologiques et évolutives.

Informations supplémentaires

Université Paris-Sud (UPS)

Partenaire français
Orsay

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Ecologie, Systématique et Evolution (ESE)


Responsable(s)
Jacqui SHYKOFF - ESE - Orsay - Tél :0169155666 - Email :jacqui.shykoff@u-psud.fr

Faculté des Sciences de Gabès

Partenaire tunisien
Zrig-Gabès
http://www.fsg.rnu.tn

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Biodiversité et Valorisation des Bioressources en Zones Arides (BVBZA)


Responsable(s)
Mohamed MARS - BVBZA - Zrig-Gabès - Tél :75392600 - Email :benoit.alunni@i2bc.paris-saclay.fr

Institut des Biologies Intégrative de la Cellule

Partenaire français
Gif-sur-Yvette

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Interactions Plantes-Bactéries (I2BC)


Responsable(s)
Benoit ALUNNI - I2BC - Gif-sur-Yvette - Tél :0169823492 - Email :benoit.alunni@i2bc.paris-saclay.fr