Avec leurs collègues du Burkina Faso, des scientifiques de l’UMR PHIM explorent l’écosystème bactérien qui interagit avec le système racinaire du riz. Avec en ligne de mire son utilisation pour une riziculture plus durable. Leurs travaux, réalisés dans le cadre du LMI Pathobios, font l’objet de deux publications dans Plos One.

Mieux connaître la diversité bactérienne utile permettrait de diminuer la quantité d’engrais et de pesticides utilisés en agriculture.

Les plantes aussi ont leur microbiote

Les racines des végétaux abritent une grande diversité microbienne. Ce microbiote rassemble des bactéries, champignons et autres microorganismes qui contribuent de différentes façons à la santé des plantes. En effet, le microbiome racinaire vient compléter le génome de la plante et donc le fonctionnement de celle-ci. Parmi les effets bénéfiques observés : stimulation de la croissance par l’amélioration de la nutrition et la production d’hormones, tolérance aux stress, résistance aux bioagresseurs, etc. D’où l’idée de mettre à profit ces atouts pour améliorer les cultures, particulièrement le riz, deuxième plante la plus cultivée dans le monde. « Même si le riz ne vient qu’en quatrième position parmi les céréales les plus utilisées au Burkina Faso, sa consommation est en constante augmentation, explique Issa Wonni, phytopathologiste à l’Institut de l'Environnement et de Recherches Agricoles du Burkina Faso (INERA). Pour nourrir une population en forte croissance, le pays doit importer 57% du riz consommé. De nombreux travaux sont menés afin d’améliorer la production nationale. Dans l’optique de contribuer au développement des pratiques agroécologiques, notre équipe IRD-INERA a initié - sur la base de nos travaux antérieurs - une étude sur le microbiome des racines de cette céréale. » 

Isoler, identifier les bactéries partenaires du riz

Avant de pouvoir influencer les pratiques des riziculteurs, un long chemin reste à parcourir. Les scientifiques doivent d’abord identifier les bactéries bénéfiques, s’atteler à l’analyse de la diversité du microbiote racinaire via le séquençage haut débit et comprendre comment les différentes pratiques culturales influencent celle-ci. Toutefois ces analyses sont essentiellement descriptives et ne renseignent pas sur le rôle des taxons microbiens. En complément, les microbiologistes isolent un maximum de bactéries afin d’étudier leurs interactions avec leur plante hôte, le riz. Elles sont mises en culture à partir de prélèvements issus des racines de riz dans les rizières burkinabè. Cependant la partie cultivable ne représente qu’une partie de la diversité bactérienne observée par le séquençage. « Notre étude a permis de quantifier ce biais par la comparaison d’une approche dépendante de la culture versus une approche utilisant de l'ADN extrait directement d'échantillons de racines et de rhizosphère. Comme montrent les résultats, en utilisant cinq milieux de culture, nous arrivons à couvrir 1/3 de la diversité du microbiote bactérien recruté parmi 80 genres. Les milieux dépourvus d’azote nous permettent d’enrichir nos isolements en taxons porteurs des gènes codant pour les fonctions liées à la fixation libre d’azote, potentiellement bénéfique pour la plante », explique Lionel Moulin, écologiste microbien à PHIM. Ces informations précieuses et bien d’autres guideront la conception de milieux et de conditions de culture adéquates pour augmenter l’aptitude du microbiote à être cultivé. Car pour étudier les interactions entre les bactéries et les plants de riz, il faut disposer d’une collection correspondant au mieux à la diversité réelle.

Des bactéries aux diverses fonctions

Les travaux suivants ont abouti à une collection de bactéries dont la diversité taxonomique représentait 33% de celle obtenue directement par l’ADN. « Nous avons obtenus 3855 isolats prélevés dans quatre sites de l’ouest du pays. Puis nous avons testé la capacité des isolats représentatifs de la collection à favoriser la croissance de plantules de deux cultivars de riz le plus consommés au Burkina Faso. Cinq d’entre eux ont montré une capacité permettant jusqu’à 100% de gain de croissance », précise Moussa Sondo, doctorant en microbiologie à l’IRD et INERA. Ces résultats représentent la première description taxonomique et fonctionnelle d’une importante collection de bactéries associées aux racines de riz, véritable mine d’or pour étudier les interactions riz-bactéries. « Parmi les 14 isolats les plus performants, huit semblaient abondants dans l’ensemble de données sur le microbiome de l’étude précédente. Ils représentent donc des candidats très intéressants pour l’étude de leur rôle au sein du microbiote racinaire et leur impact sur la santé du riz », annonce Agnieszka Klonowska, microbiologiste à PHIM.

Publications : 

• Sondo M., Wonni I., Klonowska A., Koita K., Moulin L. 2023. Quantification of diversity sampling bias resulting from rice root bacterial isolation on popular and nitrogen-free culture media using 16S amplicon barcoding. PLoS One https://doi.org/10.1371/journal.pone.0279049
• Sondo M, Wonni I, Koïta K, Rimbault I, Barro M, Tollenaere C, Moulin L, Klonowska A.. 2023. Diversity and plant growth promoting ability of rice root-associated bacteria in Burkina-Faso and cross-comparison with metabarcoding data. Plos One https://doi.org/10.1371/journal.pone.0287084

Source : https://www.ird.fr/du-nouveau-...