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Bactéries du sol : présence et rôles de

Pseudomonas dans les sols suissesFrancesca Dennert, Nicola Imperiali, Fabio Mascher, Marie Fesselet, Christoph Keel, Monika Maurhofer

Les pathogènes des racines

Gaeumannomyces

graminis var. tritici (piétin

échaudage)

Pythium ultimum

(fontes de semis)

Rhizoctonia solani

(rhizoctone brun)

Thielavopsis basicola

(pourriture noire)

sain malade

Colletotrichum coccodes

(dartrose)

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Mesures pour contrôler les pathogènes des

racines• Rotation des cultures

• (Bio)fumigation

• Traitement des semences

• Biocontrôle

Les sols suppressifs

• Dans certains sols, les plantes n’ont plus des symptômes après quelques années de monoculture, même si le pathogène est présent

• Les bactéries bénéfiques (Pseudomonas, Burkholderia, Bacillus…) s’accumulent dans le sol

• Ces bactéries agissent contre les pathogènes

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Résistance naturelle à la pourriture noire

du tabac causée par Thielaviopsis basicola,

un champignon tellurique phytopathogène

La suppressivité depend des characteristiques du sol

www.missy.ch

Sols suppressifs de la Broye

Comment agissent les bactéries beneficiels?

Haas and Défago, 2005

1) Compétition avec le pathogène:

diversité de microorganismes sur la

racine (similaire à l’équilibre de

microorganismes dans l’intestin humain)

2) Production de substances antifongiques

(par exemple les phénazines, le DAPG)

3) Induction de résistance dans la plante

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Utilisation dans l’agriculture

• Produits sur le marché, appliqués chaque saison (biocontrôle classique)

• Optimisation des conditions pour la multiplication naturelle des bactéries bénéfiques (conservation biocontrol)

Projet PRN 68: les objectifs

• Quels groupes de Pseudomonas bénéfiques sont présents dans les sols suisses et quelle est leur abondance?

• Quelles sont les propriétés des sols qui favorisent la présence des Pseudomonas bénéfiques?

• Quelle est la résistance /suppressivité des sols suisses contre les deux pathogènes Pythium ultimum et Gaeumannomyces graminis var. tritici (Ggt)?

• Quelles sont les propriétés des sols qui favorisent l’expression de gènes bénéfiques (production de substances antifongiques)?

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Echantillonage de sol

CadenazzoVouvry

Grangeneuve

Delley

Witzwil

Utzenstorf

Courtedoux

Cazis

Tänikon

Eschikon

Résistance contre Pythium ultimum• Quantités croissantes de pathogène dans les pots

• Mesure du poids de la plante par rapport au contrôle

après 10 jours

• Grandes différences entre les sols

• Atelier de cet après-midi!

A

BC BC BC ABCC

AB

ABCABC

BC

0.125g P. ultimum /pot

Pas résistant

Résistance moyenne

Résistance haute

A

BC BC BC ABCC

AB

ABCABC

BC

0.125g P. ultimum /pot

Legende:Cd=Cadenazzo

Cx=Courtedoux

Cz=Cazis

D=Delley

E=Eschikon

G=Grangeneuve

T=Tänikon

U=Utzenstorf

V=Vouvry

W=Witzwil

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Résistance contre Gaeumannomyces graminis

var. tritici (Ggt)4g Ggt/pot

4g Ggt/pot

Pas résistant

Résistance moyenne

Résistance haute

• Différences entre les sols, mais pas

significatives

• La plus grande part des sols a une

résistance moyenne contre le Ggt

Legende:Cd=Cadenazzo

Cx=Courtedoux

Cz=Cazis

D=Delley

E=Eschikon

G=Grangeneuve

T=Tänikon

U=Utzenstorf

V=Vouvry

W=Witzwil

Présence des Pseudomonas qui produisent des

antifongiques

Cadenazzo Cazis Courtedoux Delley Eschikon Grangeneuve Taenikon Utzenstorf Vouvry Witzwil

02

46

8

Soil

Log

(Phl

D c

opie

s/g

roo

t)

A A

B B B

AB AB

AB

AB

ABMost

resistant to

P. ultimum

Most

resistant

to Ggt

1) Pseudomonas produisant le DAPG

Cadenazzo Cazis Courtedoux Delley Eschikon Grangeneuve Taenikon Utzenstorf Vouvry Witzwil

02

46

8

Soil

Log

(Phz

F c

opie

s/g

root

)

B B

A

A

AB

B

AB

AB

B B

Most

resistant to

P. ultimum

Most

resistant

to Ggt

2) Pseudomonas produisant les phénazines

• Tendance des sols avec plus de producteurs de DAPG à être plus résistants contre le Ggt

• La quantité des producteurs de phénazine est plus basse que celle des producteurs de DAPG (climat humide ?)

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7

2 4 6 8 10

02

46

8Organic C (% of soil weight)

Log

(Phl

D c

opi

es/

g ro

ot)

SoilCadenazzoCourtedouxCazisDelleyEschikonGrangeneuveTänikonUtzenstorfVouvryWitzwil

1) Humus

Caractéristiques du sol qui favorisent les

Pseudomonas bénéfiques

10 20 30 40 50

02

46

8

Potassium mg/Kg soil

Log(

Ph

lD c

opi

es/g

roo

t)

SoilCadenazzoCourtedouxCazisDelleyEschikonGrangeneuveTänikonUtzenstorfVouvryWitzwil

4) Potassium

1 2 3 4 5 6 70

24

68

Phosphorus mg/Kg soil

Log

(Ph

lD c

opie

s/g

ro

ot)

Soil

CadenazzoCourtedouxCazisDelleyEschikonGrangeneuveTänikonUtzenstorfVouvryWitzwil

5) Phosphate

•Les Pseudomonas sont favorisés par un

sol riche en matière organique et

nutriments

•Ils préfèrent un pH neutre

•Ils préfèrent un sol riche en argile et

limon plutôt que en sable

•Le phosphate n’est pas limitant,

quelques Pseudomonas peuvent le

solubiliser

10 20 30 40 50

02

46

8

Nitrate mg/Kg soil

Log(

Phl

D c

opie

s/g

root

)

Soil

CadenazzoCourtedouxCazisDelleyEschikonGrangeneuveTänikonUtzenstorfVouvryWitzwil

2) Nitrate

6.0 6.5 7.0 7.5

02

46

8

pH soil

Log

(Phl

D c

opi

es/

g ro

ot)

Soil

CadenazzoCourtedouxCazisDelleyEschikonGrangeneuveTänikonUtzenstorfVouvryWitzwil

3) pH

5 10 15 20

02

46

8

Magnesium mg/Kg soil

Log(

Phl

D c

opie

s/g

root

)

Soil

CadenazzoCourtedouxCazisDelleyEschikonGrangeneuveTänikonUtzenstorfVouvryWitzwil

6) Magnesium

Utilisation de pseudomonades comme bio-indicateurs fluorescents

pour mesurer la production d’antifongiques dans les différentes sols

• L’expression de certains gènes importants pour le biocontrôle varie dans des sols différents

• Le sol provenant du Tessin (Cadenazzo) semble promouvoir l’expression de gènes impliquées dans la

biosynthèse des deux antifongiques DAPG et HCN

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Impact du sol sur le pourcentage des Pseudomonas

exprimant activement leurs gènes antifongiques

• Au niveau de la population, certains gènes sont plus exprimés que d’autres

• Cependant, le sol semble non seulement avoir un impact sur l’intensité de l’expression de ces gènes, mais

aussi sur le nombre des cellules actives

Applications et objectifs futurs

• Une fertilisation avec engrais

organique favorise les

Pseudomonas bénéfiques (par

exemple IP en Suisse)

• Quantité de Pseudomonas

bénéfiques et dégrée de résistance

d’un sol ne sont pas

nécessairement corrélés: d’autres

microorganismes encore inconnus

ont probablement un rôle

important bio_no_till bio_till ip no till ip till

23

45

67

89

Management system

Log(

Phl

D c

opie

s/g

root

)

A

AB

B

AB

Pseudomonas bénéfiques: Comparaison de

différentes techniques de cultivation (Agroscope,

FAST trial)

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Remerciements

• Les membres du groupe de pathologie végétale, ETH Zürich

• Les membres du laboratoire Keel, Université de Lausanne

• Les collaborateurs du PRN 68:

1) Raquel Campos Herrera et Ted Turlings (Université de Neuchâtel

2) Klaus Schläppi (Agroscope Reckenholz)

3) Theo Smits (ZHAW Wädenswil)

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D’après Juliana Almerio (Thèse 2012)

Bactéries

phytobénéfiques

Sols suppressifs de la Broye