La rhizosphère - E. Benizri

Bactérie PGPR : booste la croissance des plantes avec lesquelles elles sont inoculées.

La rhizosphère = sol

Microbiome phyllosphère = surface des feuilles

Microbiome aérien : mo environnement partie aérienne

Microbiome de la rhizosphère : mo dans le sol a proximité de la PR.

Influence du sol sur les racines vivantes = rhizosphère.

Sol rhizosphérique = ce qui reste accroché aux racinex

A partir de méristème, différentes zones.

Zone pilifère est importante pour la nutrition des plantes : c’est ici que se feront échanges entre intérieur tissu racine et milieu environnant d’eau et nutriment.

Poils absorbante mesure de 1 à 3 mm de long.

Cellule de la coiffe déscouamé

Plus une racine s’enfonce dans le sol, plus sera en cotnacts d’agragats de sol. Des cellule peuvent etre arraché du fait de frictions avec ces agrégats, et ca va donner des cellules déscouamé/ arraché, qui proviennent de la coiffe.

Le mucilage : composés polysaccharidiques, composés de sucres complexe qui s’agence en chaines complexes et vont etre sécrété au nv de la coiffe (zone la plus en avant de la racine) : cette zone s’enfonce en premier dans le sol. Les mucilages ont un double role : d’une part de par leur composition mucilagineuse et ils sont protégé la coiffe des risques au quelle elle peut etre confronté face aux agrégats qu’elle peut rencontrer : ca va lubrifier la partie la plus proximale de la racine et permet a la racine de mieux s’enfoncer.

Dans les cellules : présence de petits grains d’amidon dans des statocytes : cellules qui renferment grains d‘amidon. S’accumulent dans la partie la plus basale de ces cellules de la coiffe. Vont induire un mécanisme de signaux hormonaux. En appuyant sur mb plasmique déclenchent des auxines (signaux hormonales) et vont engendre le géotropisme hormonaux.

Zone pilifère se retrouve tres en arrière de la coiffe au fur et a mesure que la racine s’allonge.

Evolution de la zone pilifere au cours de la croissance d'une jeune racine

La coiffe est figuree en bleu, la zone de division en rouge et la zone d'elongation en orange. Ces trois

zones gardent une taille constante. La racine grandit grace a l'activite de la zone de division et de la

zone d'elongation.

La distance entre apex racine et poils aborbance (=d1) est toujours la même. Alors que d2 change.

Turn over alimente le sol rizo en composé libéré par les poils absorbants.

Les racines

- permettent au vegetal de rester ancre sur son substrat, le sol

- assurent l'alimentation de la plante en eau et en sels mineraux puises dans le sol

- sont la pour ? aller au-devant ? de la nourriture, dans un environnement donne

- sont un lieu de synthese de nouvelles molecules

Les rhizodépots

Rhizodépot : rejet CO2, de carbonate. Libération de composés organiques = rhizodépots.

Exudats diffusé De l’itnérieur de la racine vers l’extérieur

Toutes les cellules épidermiques qui vont être rraché lors de l’enfoncement : poils absorvances et cellules épidermiques

Au nv de l’app de golgi, consomation d’ATP, d’énergie : on dira phénomène actif : donc sécrétions. Car consommation d’énergie. ( et non pas diffusion comme pour les diffusats/exsudats)

les diffusats = composé de faible poids moléculaire qui diffuse hors des racines en réponse à un gradient de concentration, il passe entre les cellules de l'épiderme intacte ou à travers les parois. ces produits groupent entre autres les sucres les acides aminés les acides organiques les ions inorganique l'oxygène et l'eau.

Les excretions = Composer sécréter de façon active par les racines pour faciliter le métabolisme interne il s'agit par exemple du CO2 (produit finale de la respiration), des protons (intervenant dans le prélèvement active des cations) et aussi de l'éthylène des électrons des ions carbonate..

Les sécrétions Ces composés sont sécrétés de façon active pour faciliter les processus externe, il s'agit des Phytosiderophore qui facilitent chez certaines d'espèces l'acquisition du fer, des protons qui permettent la dissolution des éléments minéraux de composer allélopathique d'enzymes et surtout des mucilage.

Les débris racinaire (Lysats) = cellules desquamer contenu cellulaire et fragment de paroi des cellules endommagées aux cellules mortes.

Phytosidérophores = moélcules que plantes sécrent dans l’environnement pour aquierir du fer, se sotn ds sécrétions car leur production mettent en jeu de l’énergie.

rhizosphere en modifiant les proprietes physico-chimiques de cette derniere et sa composition

biologique a travers deux mecanismes majeurs :

- l'acidification via l'emission de protons (ions H+)

- le processus de rhizodeposition

Plus on s’éloigne de la racine, moins la cocnentration en C sera élevé.

La concentr en C au nv du rhizoplan (surface racine) est 10x plus élevé que la [C] dans les ol rhizo : plus on s’éloigne, moins telneur en C sont élevées.

Exsudats sont surtout des sucres, protéines acide uroniques, phénols carbone azote et H

Le processus de rhizodéposition

Pq la plante libère autant de C dans le sol ?

Permet de nourrir le mo à proximité de la racine, au nv de la rhizosphère : on constate une prolifération des mo au nv de la rhizosphère

Bactéries

Organismes unicellulaires - Taille < 1 micromètre

Environ 100 000 000 bactéries par gramme de sol soit 1 500 kg/ha

Elles représentent 25-30% de la biomasse vivante (hors racines). Trois grands groupes

fonctionnels principaux : les décomposeurs, les mutualistes (en relation étroite avec les

plantes), les pathogènes

Leur rôle

- Décomposition de la matière organique et recyclage des éléments.

- Stabilisation des agrégats par la synthèse de polysaccharides

- Formation des sols par hydrolyse acide des roches

- Stimulation de la croissance des plantes et régulation des autres microorganismes (synthèse des facteurs de croissance et d'antibiotiques)

- Dégradation de certains pesticides et polluants

- Source d'alimentation pour d'autres membres de la chaîne alimentaire

Champignons

Organismes pluricellulaires, parfois unicellulaires, aérobie,

plus résistants que les bactéries aux conditions difficiles

Taille très variable (hyphes : ? de 1à 10?m)

Ascomycètes, Basidiomycètes, moisissures

Environ 3 500 kg/ha

Quatre groupes selon leur régime alimentaire : les décomposeurs (matière organique fraîche),

les prédateurs (de nématodes notamment), les pathogènes (occasionnent des dégâts sur les

cultures) et les symbiotiques (champignons mycorhiziens)

Leur rôle

- Décomposition de la matière organique et recyclage des éléments

- Cohésion des particules minérales entre elles et stabilisation des agrégats (glomaline)

- Amélioration de la nutrition des plantes par la solubilisation et le transport actif d'éléments minéraux (surtout phosphore) et d'eau via les mycorhizes

- Régulation des populations nuisibles pour les cultures (Trichoderma)

- Dégradation des certains pesticides et polluants

- Source d'alimentation pour d'autres membres de la chaîne alimentaire

Rhizodéposition = libération de carbone

Facteur qui infulence la diversité bactérienne

En écosystème naturel : espece végétal, interaction biotiques, diversité des plantes, cliamts,

Agro-système : espèce végétal, type de sol, pratiques agricoles, climat

Les rhizodépots (exsudats et les mucilages) = source de nourriture et d’énergie pour les organismes du sol

>Stimulent leur développement et la prolifération des organismes vivants tout autour de la racine.

Concernant la plante

Le carbone perdu par la plante représente de 0,6 à 27% de sa masse sèche

Ce carbone ne sera pas utilisé pour la croissance végétale et correspond donc

à un coût en C pour la plante

Mais ces composés seront utilisés par les microorganismes du sol qui vont

ainsi contribuer à fournir des éléments minéraux nécessaires à la croissance

de la plante, grâce au recyclage des éléments dans la rhizosphère pour en

faire des nutriments assimilables par la plante, à la production d’hormones

végétales, ou encore à la protection contre les agents pathogènes

>un cout pour la plante au final bénéfique.

Concernant les microorganismes

La production des éléments minéraux fournis à la plante hôte représente un

coût métabolique pour les microorganismes du sol; de même que l’énergie

mise en oeuvre par le microbe pour assurer un rôle de protection contre les

maladies végétales, notamment lors de la compétition avec des agents

pathogènes de la plante hôte

Mais les composés sécrétés par la plante seront utilisés par les

microorganismes du sol qui vont les métaboliser et assurer leur

développement

>Un coût pour les microorganismes au final bénéfique

Le processus de rhizodéposition, énergiquement coûteux pour la plante ne semble bénéficier qu’aux microorganismes de la rhizosphère, mais pourtant il a été maintenu au cours de l’évolution des végétaux

à Les coûts sont compensés par les bénéfices que chacun reçoit de l’autre

partenaire

Rôle n°2

Les rhizodepots (exsudats et mucilages) servent de

carburant aux microbes.

Rôle N°3

Les rhizodepots stimulent le developpement des micro-organismes,

mais en retour, ceux-ci stimulent la rhizodeposition, faisant de ce

milieu une zone dynamique d’intense activite biologique

>Formation de veritables chaines alimentaires

Rôle n°4

Les microorganismes constitutifs de la rhizosphere sont

impliques dans divers mecanismes

La fixation d’azote atmospherique par des bacteries

specifiques chez les legumineuses (mode de fixation

symbiotique) ou la fixation libre par d'autres bacteries

pour d’autres plantes

>Meilleure nutrition azotee des plantes

Cas des non légumineuses.

Modification de la morphologie racinaire avec en particulier augmentation de la surface

racinaire permettant un volume de sol explore plus important et une meilleure nutrition

hydrique et minerale

Rôle n°5

Les microorganismes constitutifs de la rhizosphere sont

impliques dans divers mecanismes

Le biocontrole contre les agents pathogenes telluriques

et/ou la production d’hormones de croissance

>Meilleure developpement des plantes

Rôle n°6

Les exsudats et les mucilages nourrissent la microflore qui

est a l’origine de la fertilite des sols en degradant les

matieres organiques

Rôle n°7

Les mucilages issus de la plante

>Reduction friction (meilleure penetration des racines)

>Protection dessiccation (gangue mucilagineuse)

>Stabilisation des agregats et meilleure structuration du

Sol

Rôle n°8

Les mucilages issus des bacteries, la glomaline des

champignons

> role de colle pour les particules du sol, notamment les

argiles

> formation de micro-agregats, qui vont donner une

structure grumeleuse a la terre avec meilleure stabilite

structurale, porosite et non tassement du sol

9e rôle

Les microorganismes constitutifs de

la rhizosphere sont impliques dans

la solubilisation d’elements mineraux

facilitant leur absorption par la

plante

>Meilleure nutrition des plantes

rôle d’altération des minéraux consitutifs des sol, par production d’acide.

Via secretion d’enzyme : solubilation de phospate insolubles, grace a ces bactéries. Sur photos de doite cristaux d’apatithe. On voit l’empeinte de filament de champignon. Ca ressemble a filament mycéliens de champignons : traduit que les chp qui ont colonisé cristaux via production d’acide : on solubiliser critaux pour nourrir la plante en minéraux. Facilite absorption par la plante et donc meilleure nutrition de la plante.