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Contribution de la symbiose fixatrice d'azote dans l'adaptation d'une légumineuse à des sols contrastés : le modèle Acacia spirorbis et les contraintes édaphiques extrêmes rencontrées en Nouvelle-Calédonie

Vincent Bryan. 2018. Contribution de la symbiose fixatrice d'azote dans l'adaptation d'une légumineuse à des sols contrastés : le modèle Acacia spirorbis et les contraintes édaphiques extrêmes rencontrées en Nouvelle-Calédonie. Montpellier : Université de Montpellier, 250 p. Thèse de doctorat : Biologie des interactions : Université de Montpellier

Thèse
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Version publiée - Anglais
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Encadrement : Jourdan, Phillippe ; Juillot, Farid ; Galiana, Antoine

Résumé : Acacia spirorbis est une légumineuse endémique de Nouvelle-Calédonie se développant sur des sols calcaires, métallifères et volcano-sédimentaires, établissant des symbioses avec des bactéries fixatrices d'azote. Pour comprendre la contribution de la symbiose dans l'adaptation de la plante a des milieux contrastes et parfois extrêmes, nous avons évalué la fixation d'azote en conditions naturelles, caractérisé les rhizobia associés à cette plante et analysé la réponse adaptative de la plante aux éléments traces métalliques dans ses tissus racinaires, notamment au niveau des nodules. Nous avons mis en évidence que la symbiose rhizobienne fournissait plus de 80% de l'azote total chez des populations naturelles d'A. spirorbis se développant sur des sites d'études présentant des sols calcaires, métallifères et volcano-sédimentaires. Cette valeur est remarquable puisque chez A. mangium, A. melanoxylon et A. mucronata, les valeurs moyennes sont respectivement de 50%, 43% et 58%. Les rhizobia symbiotiques associés à A. spirorbis appartiennent aux α- et β-protéobactéries, genres Bradyrhizobium et Paraburkholderia, révélant ainsi une très large gamme de symbiontes et une faible sélectivité de partenaire. De manière remarquable, la taxonomie et la phénotypie de ces souches sont structurées et adaptées aux conditions édaphiques. Enfin, les signatures chimiques des tissus internes des nodules reflètent les propriétés chimiques des sols dans lesquels ils se sont développés, indiquant une potentielle gestion des éléments traces métalliques dans ces tissus. Tous ces éléments suggèrent que la symbiose fixatrice d'azote contribue de manière significative dans l'adaptation d'Acacia spirorbis à des sols contrastés et pouvant présenter une toxicité polymétallique extrême.

Résumé (autre langue) : Acacia spirorbis is a leguminous tree from New Caledonia naturally found on a wide range of soils (calcareous, ultramafic and volcano-sedimentary) and able to establish symbioses with soil microorganisms, including nitrogen-fixing bacteria. The contribution of this symbiosis in the plant adaptation to contrasted edaphic environments, sometimes extremes, has been investigated according to i) the nitrogen-fixing potential of A. spirorbis in its natural ecosystems, ii) the characterization of its rhizobia and iii) the plant adaptive response to heavy metals inside its roots tissues, especially in nodules. Therefore, we revealed that the nitrogen-fixing symbiosis provided more than 80% of the plant total nitrogen in natural population naturally occurring on calcareous, ultramafic and volcanosedimentary soils. This value is top notch among other Acacia species, where A. mangium, A. melanoxylon and A. mucronata presented mean values of 50%, 43% and 58%, respectively. Acacia spirorbis established nitrogen-fixing symbioses with α- and β-proteobacteria, genus Bradyrhizobium and Paraburkholderia, respectively, thus revealing a wide range of symbiotic partner and a low selectivity. Noteworthy, the taxonomy and phenotypes of these symbionts are structured and adapted to edaphic parameters. Finally, chemical signatures of internal nodules tissues presented similarities with soils chemical properties, thus indicating a potential management of heavy metals inside these tissues. Altogether, these data suggest that the nitrogen-fixing symbiosis might significantly contributes to Acacia spirorbis adaptation towards contrasted soils with strong edaphic conditions as an extreme polymetallic toxicity.

Mots-clés Agrovoc : Acacia, légumineuse, Bradyrhizobium, facteur édaphique, Fixation de l'azote, toxicité du sol, adaptation physiologique

Mots-clés géographiques Agrovoc : Nouvelle-Calédonie, France

Mots-clés complémentaires : Acacia spirorbis, Paraburkholderia

Classification Agris : F40 - Écologie végétale
K01 - Foresterie - Considérations générales
P33 - Chimie et physique du sol

Champ stratégique Cirad : Axe 6 (2014-2018) - Sociétés, natures et territoires

Auteurs et affiliations

  • Vincent Bryan, Université de Montpellier (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/593110/)

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