Faculté des sciences

Réponse des populations de "Pseudomonas" à une augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique dans la rhizosphère de "Lolium perenne" et "Molinia coerulea"

Tarnawski, Sonia ; Aragno, Michel (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2004 ; 1785.

Cette thèse a pour objectif d'évaluer la réponse des Pseudomonas à une augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique (pCO2) dans la rhizosphère de deux graminées pérennes: Lolium perenne et Molinia coerulea. La première partie de ce travail s'intéresse au développement d'outils méthodologiques pour l'étude de la diversité des Pseudomonas dans le sol et la rhizosphère. Nous... Plus

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    Résumé
    Cette thèse a pour objectif d'évaluer la réponse des Pseudomonas à une augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique (pCO2) dans la rhizosphère de deux graminées pérennes: Lolium perenne et Molinia coerulea. La première partie de ce travail s'intéresse au développement d'outils méthodologiques pour l'étude de la diversité des Pseudomonas dans le sol et la rhizosphère. Nous avons mis au point un protocole d'amplification d'une partie de l'ADNr 16S et de l'intergène 16S-23S de l'ADNr (séquences 16S-ITS1) spécifique au genre Pseudomonas. L'analyse PCR-RFLP des séquences d'ADNr 16S-ITS1 a ensuite été utilisée pour la caractérisation des populations de Pseudomonas associées à la rhizosphère de M. coerulea par approche culturale et amplification directe des séquences 16S-ITS1. Les Pseudomonas représentaient jusqu'à 10% de la microflore cultivable du sol et de la rhizosphère, et leur diversité était plus faible dans la fraction racinaire que dans le sol. Les Pseudomonas fluorescents dominaient dans la fraction racinaire alors que des organismes proche de P. alcaligenes étaient plus fréquemment retrouvés dans le sol. La seconde partie de cette étude est consacrée à l'influence d'une augmentation du pCO2 sur les populations de Pseudomonas associés à la rhizosphère des graminées pérennes. L'analyse de caractères en relation avec la plante (production d'auxine, sidérophores, de cyanure d'hydrogène, et réduction des nitrates) de 1228 isolats montrait que la structure phénotypique des populations de Pseudomonas était altérée sous fort pCO2 dans la rhizosphère, les deux plantes influençant différemment leur microflore. La fréquence des Pseudomonas réducteurs de nitrate était stimulée sous pCO2 élevée avec la proximité de la racine. La diversité génotypique des Pseudomonas dissimilant les nitrates, basée sur l'analyse des séquences ITS1, et des gènes de nitrate réductase narG et napA n'était pas significativement modifiée sous pCO2 élevée ou à proximité de la racine. Les Pseudomonas réducteurs de nitrates semblaient contre-sélectionnés dans la rhizosphère de L. perenne, et limités dans leur réponse au pCO2 élevée par la disponibilité en azote. L'étude des formes de nitrate réductases présentes dans les souches correspondantes, a révélé une modification de la diversité fonctionnelle parmi les souches de Pseudomonas associés à la rhizosphère sous pCO2 élevée. Ce changement dans les populations de Pseudomonas est discuté en relation avec les possibles modifications des conditions physico-biochimiques de la rhizosphère sous fort pCO2.
    Summary
    The objective of this thesis was to assess the response of Pseudomonas to an increase atmospheric CO2 concentration (pCO2) in the rhizosphere of the two perennial grasses: Lolium perenne and Molinia coerulea. The first part of this work was interested in the development of methodological tools for studying Pseudomonas diversity in the soil and in the rhizosphere. We proposed a protocol for the specific Pseudomonas amplification of the partial 16S rDNA and 16S-23S rDNA spacer (16S-ITS1 sequences). PCR-RFLP analysis of 16S-ITS1 rDNA sequences was used for the characterization of Pseudomonas associated with the rhizosphere of M. coerulea by culture approach and direct amplification of the 16S-ITS1 sequences. Pseudomonas accounted for up to 10% of the cultivable microflora in soil and rhizosphere, and its diversity was lower in the root fraction. Fluorescent Pseudomonas dominated in the rhizosphere whereas organisms close to P. alcaligenes were more frequently found in the soil. The second part this study was devoted to the influence of an increase in pCO2 on Pseudomonas populations associated with the rhizosphere of the perennial grasses. Analysis of characters in relation with the plant (auxin, siderophores, hydrogen cyanide production and nitrate reduction) among 1228 isolates showed that the phenotypic structure of Pseudomonas populations was altered under elevated pCO2 in the rhizosphere, the two plants influencing their microflora differently. Nitrate reducers Pseudomonas were stimulated under elevated pCO2 at the root proximity. The genotypic diversity of nitrate dissimilating Pseudomonas, based on 16S-ITS1 rDNA sequences and narG and napA nitrate reductase genes analysis, was not significantly modified by plant or by elevated pCO2. Nitrate reducing Pseudomonas seemed to be counter-selected in the rhizosphere of L. perenne, and limited in their response to elevated pCO2 by nitrogen availability. The study of nitrate reductase forms present in the corresponding strains revealed a modification of functional diversity among rhizospheric Pseudomonas under elevated pCO2. This change among Pseudomonas populations is discussed in relation with possible modifications of the rhizosphere physico-biochemical conditions under elevated pCO2.