Dynamique de colonisation des racines du peuplier par les communautés

La composition et la structure du microbiote racinaire d’une plante sont très dynamiques et peuvent être influencées par différents facteurs abiotiques tels que les propriétés du sol et le climat, ainsi que par des facteurs abiotiques tels que le génotype de l’hôte et l’exsudation racinaire (Berg & Smalla, 2009 ; Mendes et al., 2013). Le microbiote racinaire se compose de communautés de micro-organismes originaires du sol environnant qui représente le réservoir principal de micro-organismes pour la formation du microbiote racinaire (Lareen et al., 2016). Ces micro-organismes colonisent alors différentes parties de la racine (rhizoplan et endosphère) en fonction de leur capacité de pénétration et de leur fonction (Gottel et al., 2011). La production d’exsudats racinaires riches en sucres, acides aminés, protéines et métabolites secondaires joue un rôle important dans le recrutement des membres du microbiote racinaire. La qualité et la quantité de ces exsudats racinaires sont fortement influencées par l’espèce, la physiologie mais également le stade de développement de la plante hôte (Badri & Vivanco, 2009). Les arbres sont des plantes pérennes et ligneuses à longue durée de vie avec un mode de gestion des éléments nutritifs différent par rapport aux plantes herbacées et annuelles comme Arabidopsis thaliana ou les plantes de grandes cultures (Grayston et al., 1996 ; Nehls et al., 2008). De plus, les arbres sont capables de s’associer à des champignons ectomycorrhiziens, très abondants dans les sols des forêts boréales et tempérées (Baldrian, 2017) et à divers champignons saprotrophes et endophytes dont le rôle reste encore à élucider ainsi qu’à diverses communautés bactériennes (Liao et al., 2019 ; Terhoven et al., 2019). La présence de champignons mycorhiziens affecte également la composition des communautés bactériennes (Garbaye et al., 1994 ; Frey-Klett et al., 2007). L’établissement du microbiote est un processus dynamique dans lequel les communautés microbiennes issues essentiellement du sol colonisent progressivement le système racinaire de l’hôte. Des travaux ont été réalisés sur la compartimentation des communautés microbiennes du sol, de la rhizosphère et des racines du peuplier et d’autres arbres afin de comprendre les mécanismes de sélection et de mise en place des communautés de micro-organismes (Gottel et al., 2011 ; Shakya et al., 2013 ; Cregger et al., 2018 ; Uroz et al., 2010 ; Uroz et al., 2016). D’autres études se sont uniquement concentrées sur une seule espèce de bactérie ou de champignon et ont uniquement été fondées sur l’inoculation microbienne en laboratoire (Lilleskov et al., 2003 ; Noirot-Gros et al., 2018 ; Bueno de Mesquita et al., 2018; Mesanza et al., 2019). Or, l’étude de la dynamique de colonisation .

Afin de répondre à notre questionnement, nous avons transplanté des vitroplants de peupliers cultivés en conditions axéniques dans du sol naturel de peupleraie. Huit prélèvements racinaires ont été effectués après 2, 4, 7, 15, 21, 30 et 50 jours de croissance en conditions contrôlées. Les échantillons de racines ainsi prélevés nous ont permis d’étudier la colonisation fongique et microbienne, d’une part, par séquençage MiSeq haut débit des amplicons 16S et ITS, et, d’autre part, par marquage puis visualisation des hyphes fongiques par microscopie confocale. Les résultats de cette étude sont décrits sous la forme d’un article scientifique actuellement en préparation. Les tableaux supplémentaires sont disponibles en Annexe (Annexe 1 de la page 1 à la page 8). colonize roots of trees in natural conditions. The soil offers the main reservoir of microorganisms from which roots are colonized and select for specific microbial communities that contribute to the tree nutrition, development and protection against stresses. If it is well known that the formation of the root microbiome is a dynamic process, little is known on how different types of microorganisms colonize the root system and how the selection occurs. We hypothesized that the final composition of the microbiome is the product of several waves of colonization by different guilds of microorganisms To test this hypothesis, we planted sterile rooted cuttings of Grey Poplar obtained from plantlets propageted in axenic conditions in natural soil taken from a poplar stand. We analyzed the root microbiome at different time points between 2 and 50 days of culture by combining high throughput Illumina MiSeq sequencing of fungal rDNA ITS and bacterial 16S rRNA amplicons with Confocal Laser Scanning Microscope observations. We observed that the colonization dynamic of Populus roots was different between bacterial and fungal communities. The rhizosphere effect was visible as early as two days after plantation for bacteria; roots were colonized very quickly and massively by members of the Burkholderiaceae family. By contrast, if fungi were also already colonizing the roots after 2 days, the initial communities were very close to the one of the soil and were dominated by saprotrophs and endophytes. Those were slowly replaced by both arbuscular and ectomycorrizal fungi . The replacement of the most abundant fungal guilds and bacterial community members observed over the time of our monitoring of the tree root colonization could suggest potential competition effect between microbial communities and/or a selection by the host tree.