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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR Agroécologie

Alexandre-Brice CAZENAVE (2014)

Réponse adaptative à court terme .de la fixation symbiotique du pois protéagineux à une ablation d’une partie des racines nodulées, en lien avec la disponibilité en assimilats carbonés,
Directeur de thèse : Christophe SALON, UMR Agroécologie,
Co-encadrement : Anne-Sophie VOISIN, UMR Agroécologie,
Doctorat : Science & vie (E2S)

Réponse adaptative à court terme .de la fixation symbiotique du pois protéagineux à une ablation d’une partie des racines nodulées, en lien avec la disponibilité en assimilats carbonés

Le pois possède l’avantage de fixer l’azote de l’air grâce à la symbiose avec la bactérie Rhizobium. Or, la fixation symbiotique du N2 est très sensible aux stress environnementaux, dont les ravageurs provoquant des dommages sur les racines nodulées, pouvant conduire à la perte d’une partie des racines nodulées, avec un impact sur la fixation d’N et la croissance qui demeure mal connu.

Nous avons analysé la réponse adaptative du pois à une ablation de la moitié du système racinaire en fin de phase végétative. La réponse de génotypes sauvages et de mutants hypernodulants à cette ablation a été analysée dans des conditions d'alimentation en carbone par la photosynthèse variées.

Tout d’abord, une comparaison de la réponse des génotypes à l’ablation a été réalisée à teneur en CO2 ambiante de 380 ppm. Suite à l’ablation, la vitesse de fixation symbiotique du N2 à l’échelle de la plante a diminué de -79 % chez le sauvage et respectivement de -70 %, -46 % et -62 % chez les mutants P64, P118 et P121. Le mutant P118 a montré la plus faible diminution de l’activité spécifique de fixation (-17%) suite à l’ablation comparé aux autres génotypes (-36% à -62%). En réponse à l’ablation, les forces de puits pour le C des racines et des nodosités ont augmenté pour chaque génotype, augmentation associée chez P118 et P121 seulement à une accélération de la croissance des nodosités 8 jours après l’ablation.

Dans la seconde partie, nous avons analysé la réponse des plantes témoins aux racines intactes à une modification de la teneur atmosphérique en CO2. A 150 ppm, l’assimilation de C a été réduite pour chaque génotype. L’activité spécifique de fixation par les nodosités a diminué (P64 et P121), augmenté (sauvage) ou été maintenue (P118), induisant une forte diminution de la vitesse de fixation symbiotique à l’échelle de la plante chez P121, une diminution faible pour les génotypes sauvage et P64 et nulle pour P118. A 150 ppm, la force de puits pour le C des nodosités a diminué (sauvage, P64 et P121), ou été maintenue (P118). A 750 ppm, l’assimilation de C a augmenté uniquement chez P64 mais est restée stable chez les autres génotypes. L’activité spécifique de fixation a diminué chez tous les génotypes sauf P118, entrainant une forte diminution de la vitesse de fixation chez les génotypes sauvage et P121, une diminution plus faible chez P64 et un maintien chez P118. La force de puits pour le C des nodosités a augmenté à 750 ppm chez les 4 génotypes, plus fortement chez P118 et P121.

Nous avons mesuré la réponse des génotypes à l’ablation à différentes teneurs en CO2. A 150 ppm, suite à l’ablation, la vitesse de fixation symbiotique et l’assimilation du C dans la biomasse ont diminué chez chaque génotype. Pour les plantes ayant subi l’ablation, la nutrition azotée a été carencée chez les génotypes sauvage et P118 alors que celle des mutants P64 et P121 est restée optimale. En réponse à l’ablation, l’activité spécifique de fixation a diminué chez le génotype sauvage, a été maintenue chez P64 et P118 et augmentée chez P121 ; cette réponse a été associée à une accélération (sauvage et P121) ou un maintien (P64 et P118) de la croissance des nodosités. A 750 ppm, la vitesse de fixation symbiotique a fortement chuté chez les génotypes sauvages, P64 et P118 et modérément chez P121 alors que l’assimilation de C dans la biomasse n’a augmenté que chez le mutant P64. A 750 ppm, la carence azotée provoquée par l’ablation a alors été accentuée chez tous les génotypes sauf  P64. L’activité spécifique de fixation a diminué suite à l’ablation pour chaque génotype, associée à un maintien de la croissance des nodosités pour le génotype sauvage et P118, à un ralentissement (P64), une faible accélération (P121).

Ainsi, l’implication relative des réponses structurale et fonctionnelle de la fixation symbiotique en réponse à l’ablation a différé selon les génotypes, la teneur en CO2 avec globalement une interaction négative entre la réponse structurale et la réponse fonctionnelle. Les résultats montrent une plus grande capacité des mutants hypernodulants P118 et P121 à résister au stress provoqué par l’ablation de la moitié des racines nodulées.