Les bactéries du sol pourraient améliorer les rendements des cultures grâce aux champignons

Une équipe de chercheurs du Boyce Thompson Institute (BTI) a découvert un groupe différent de bactéries qui peuvent aider les champignons et les plantes à acquérir des nutriments du sol. Les résultats pourraient ouvrir la voie à des méthodes rentables et respectueuses de l'environnement pour enrichir le sol et améliorer les rendements des cultures, réduisant ainsi la dépendance des agriculteurs aux engrais conventionnels.

Recherche sur les champignons AM

Les chercheurs savent qu'un type de champignon appelé champignon mycorhizien à arbuscules (MA) établit des relations symbiotiques avec les racines de 70% de toutes les plantes terrestres. Dans cette relation, les plantes échangent les acides gras contre l'azote et le phosphore des champignons. Cependant, les champignons AM manquent des enzymes nécessaires pour libérer de l'azote et du phosphore à partir de molécules organiques complexes.

Un trio de scientifiques BTI dirigé par Maria Harrison, professeur William H. Crocker à BTI, s'est demandé si d'autres microbes du sol pourraient aider les champignons à accéder à ces nutriments. Dans un premier temps pour examiner cette possibilité, l'équipe a examiné si les champignons AM s'associaient à une communauté spécifique de bactéries. Ses recherches ont été publiées le 1er mars dans The ISME Journal.

Communautés bactériennes

L'équipe a examiné des bactéries qui vivent à la surface de longues structures filamenteuses appelées hyphes, que les champignons propagent dans le sol loin de leur plante hôte. Chez les hyphes de deux espèces de champignons, l'équipe a découvert des communautés bactériennes très similaires dont la composition était différente de celle du sol environnant.

"Cela nous indique que, comme l'intestin humain ou les racines des plantes, les hyphes des champignons AM ont leurs propres microbiomes uniques", a déclaré Harrison, qui est également professeur adjoint au College of Integrative Plant Sciences. Of Agriculture and Life Sciences de Cornell. . «Nous testons déjà des prédictions intéressantes sur ce que ces bactéries pourraient faire, comme l'aide à l'acquisition de phosphate.

Bactéries qui peuvent augmenter le rendement des cultures

"Si nous avons raison, l'enrichissement du sol pour certaines de ces bactéries pourrait augmenter les rendements des cultures et, en fin de compte, réduire le besoin d'engrais conventionnels ainsi que leurs coûts et impacts environnementaux associés", a-t-il ajouté.

Ses co-chercheurs sur l'étude étaient les anciens scientifiques de BTI Bryan Emmett et Véronique Lévesque-Tremblay.

Dans l'étude, l'équipe a utilisé deux espèces de champignons AM, Glomus versiforme et Rhizophagus irrégulis, et les a cultivées dans trois types de sol différents en symbiose avec Brachypodium distachyon, une espèce d'herbe liée au blé. Après avoir laissé le champignon croître avec l'herbe pendant jusqu'à 65 jours, les chercheurs ont utilisé le séquençage de gènes pour identifier les bactéries qui adhèrent à la surface des hyphes.

Deux espèces de champignons

L'équipe a trouvé une cohérence remarquable dans la composition des communautés bactériennes des deux espèces fongiques. Ces communautés étaient similaires dans les trois types de sol, mais très différentes de celles trouvées dans le sol loin des filaments.

La fonction de ces bactéries n'est pas encore claire, mais leur composition a déjà soulevé des possibilités intéressantes, a déclaré Harrison.

"Nous prévoyons que certaines de ces bactéries libèrent des ions phosphore à proximité immédiate des filaments, donnant au champignon les meilleures chances de capturer ces ions", a déclaré Harrison. "Apprendre quelles bactéries ont cette fonction pourrait être essentiel pour améliorer le processus d'acquisition de phosphate à partir de champignons au profit des plantes."

Performance de la chaîne

Le groupe de Harrison étudie les facteurs qui contrôlent les bactéries qui s'assemblent sur les filaments. Harrison croit que les champignons AM peuvent sécréter des molécules qui attirent ces bactéries, et à leur tour, les communautés bactériennes peuvent influencer les molécules que le champignon sécrète.

Parmi les microbiomes hyphales se trouvaient des membres de Myxococcales et d'autres taxons qui incluent des «prédateurs bactériens» qui tuent et mangent d'autres bactéries en les faisant exploser et en libérant leur contenu.

Ces prédateurs se déplacent en glissant le long des surfaces afin que "les filaments fongiques puissent servir de voies d'alimentation linéaires", a déclaré Emmett, qui est actuellement microbiologiste de recherche au Service de recherche agricole du Département américain de l'Agriculture. Le sol semble se déplacer le long des hyphes fongiques dans le sol, et ces prédateurs peuvent rendre le voyage plus dangereux.

Prédateurs dans les filaments

Bien que tous les membres de ces taxons dans les filaments ne soient pas des prédateurs, le groupe de Harrison prévoit d'étudier comment et pourquoi ces prédateurs potentiels s'y rassemblent. "Il est possible que les actions des bactéries prédatrices rendent les nutriments minéraux disponibles à tout le monde dans le sol environnant, à la fois les prédateurs et les champignons", a-t-il déclaré.

Les travaux de recherche ont été soutenus par le Département de l'énergie des États-Unis.

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