Master Ecosciences, Microbiologie PROPOSITION SUJET de

Master Ecosciences, Microbiologie Parcours Recherche « Ecologie Microbienne » Bâtiment Dubois – 2ème étage Université Claude Bernard Lyon 1 69622 – VILLEURBANNE CEDEX Tel : 04 72 43 13 77 E‐mail : master2.ecomi@univ‐lyon1.fr http://spiral.univ‐lyon1.fr/Files_m/M5298/WEB/EcologieMicrobienne.htm PROPOSITION SUJET de MASTER 2014‐2015 TITRE : Phytostimulation des blés anciens (rustiques) et modernes (productivistes) par les bactéries PGPR Nom, Prénom du Maitre de Stage : Moënne‐Loccoz Yvan / Prigent‐Combaret Claire Qualité : Professeur / Chargée de Recherche CNRS Téléphone : 06 37 74 25 72 / 04 72 44 58 89 E‐mail : yvan.moenne‐loccoz@univ‐lyon1.fr / claire.prigent‐combaret@univ‐lyon1.fr Laboratoire d’accueil, Responsable et équipe : UMR CNRS 5557 Ecologie Microbienne (dir. Y. Moënne-Loccoz) :
équipe Rhizosphère (resp. C. Prigent-Combaret)
Adresse : Bât. Mendel, Campus de La Doua, 43 bd du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne
Nom du candidat éventuellement proposé : S'il n'est pas retenu, acceptez‐vous un autre candidat ? Oui ‐ Non Description du sujet au verso  Sujet (objectif, démarche et technique, collaboration(s),...) : Introduction. L’agriculture intensive nécessite de grandes quantités d’engrais chimiques,
notamment en céréaliculture, et conduit à des problèmes de pollution environnementale. Dans ce
contexte, la gestion durable des systèmes agronomiques nécessite de mieux piloter le
fonctionnement biologique de la rhizosphère, afin de pouvoir réduire les doses d’engrais. Pour ce
faire, l’une des stratégies les plus prometteuses vise à tirer parti des bactéries rhizosphériques
capables de stimuler la croissance de la plante (PGPR). Par contre, la sélection variétale étant
typiquement réalisée avec des doses d’engrais non-limitantes, elle ne permet pas d’identifier les
lignées végétales les plus efficaces pour interagir avec les populations de PGPR naturellement
présentes dans les sols. Il est même possible que cette capacité d’interaction avec les PGPR ait
été contre-sélectionnée chez les variétés modernes (Bakker et al. 2012 Plant Soil 360:1-13), mais
cette hypothèse reste à étayer.
Hypothèse. Nous faisons l’hypothèse que les variétés cultivées anciennes (rustiques) sont plus
efficaces que les variétés modernes (productivistes) pour interagir avec les bactéries PGPR et
bénéficier de leurs effets de phytostimulation.
Objectif. Le projet aura pour objectif de comparer la capacité de variétés anciennes et modernes
de blé à interagir avec les bactéries PGPR, en ce qui concerne (i) l’induction à la surface des
racines de blé de gènes bactériens majeurs impliqués dans la phytostimulation par les PGPR, et
(ii) les effets de phytostimulation de ces PGPR.
Démarche expérimentale. Le projet sera effectué avec un panel de blés anciens et modernes (12
variétés de chaque), et des bactéries PGPR appartenant aux genres Azospirillum ou
Pseudomonas, chez qui des mutants et des fusions de transcription ont été obtenus.
Dans un premier temps, les variétés de blé seront inoculées avec des PGPR, en conditions
de laboratoire (in vitro), et l’induction de gènes bactériens impliqués dans la phytostimulation,
comme nifH (fixation de l’azote) et ppdC (synthèse d’auxine) chez Azospirillum et acdS
(stimulation de la rhizogenèse) et phlA (stimulation de la ramification racinaire) chez
Pseudomonas, sera analysée par microscopie confocale à balayage laser (utilisation de fusions de
transcription gfp, disponibles) et par RT-PCR quantitative, à partir d’échantillons de racines.
Dans un second temps, les variétés de blé les plus intéressantes seront inoculées avec des
PGPR, en chambre de croissance (sol non-stérile), et les effets de phytostimulation seront
analysés par des mesures de biomasse végétale et d’architecture racinaire (logiciel WinRhizo).
Les niveaux de colonisation racinaire par la ou les PGPR inoculées seront déterminés par PCR
quantitative (Couillerot et al. 2013 Appl Microbiol Biotechnol 97:4639). Si le temps le permet, le
niveau d’expression dans la rhizosphère de gènes de phytostimulation par les PGPR inoculées et
indigènes sera également caractérisé, par RT-PCR quantitative.
Résultats attendus. Les résultats attendus sont (i) une meilleure connaissance de l’effet du
génotype végétal sur l’écologie et le fonctionnement rhizosphérique des PGPR, et (ii) des
connaissances sur la distribution de la capacité à interagir avec les PGPR chez différents types de
variétés ; ces connaissance seront utiles à terme pour piloter les schémas de sélection variétale
vers le développement de variétés de blé à haut rendement mais valorisant le potentiel des PGPR,
permettant ainsi une agronomie moins consommatrice d’engrais.
Contexte. Ces expériences seront réalisées en collaboration avec Jacques Le Gouis de l’INRA de
Clermont-Ferrand (UMR 1095 Génétique et diversité des céréales). Le sujet est conçu en
prévision d’une poursuite en thèse, et pourra faire l’objet d’une collaboration avec un semencier.