Un accroissement de gaz à effet de serre pourrait révéler des différences de composition d’exsudats racinaires et d’impact sur les bactéries rhizosphériques chez un maïs hybride

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Entre 1960 et 2015, la concentration atmosphérique de CO2 est passée de 320 ppm (parties par million) à 400 ppm. Cette concentration pourrait atteindre 700 ppm en 2100 (www.co2.earth). L’impact de l’élévation de la teneur en CO2 atmosphérique sur la photosynthèse et les rendements agricoles a déjà fait l’objet de nombreuses études qui s’accordent sur l’impact positif attendu. Cependant, le CO2 n’est pas le seul gaz à effet de serre produit. Les autres gaz incluent les oxydes d’azote, le méthane, la vapeur d’eau, des aérosols et l’ozone (https://www.ipcc.ch/ipccreports). Ainsi la concentration d’ozone dans l’atmosphère terrestre, sous-produit principalement des oxydes d’azote anthropogéniques, mais aussi de la dégradation de certains composés organiques volatils, augmente de 1 à 2% par an et pourrait atteindre 70 parties par milliard (ppb) en 2100. Si l’ozone stratosphérique nous protège des radiations (en retenant 97 % des radiations, principalement dans l’ultra-violet pour les longueurs d’onde comprises entre 200 et 315 nm), l’ozone atmosphérique peut, à des concentrations plus élevées, provoquer des dommages cellulaires en induisant un stress oxydatif. Par conséquent il est attendu qu’une augmentation d’ozone atmosphérique pourrait diminuer les rendements en affectant la photosynthèse, et par effet induit, diminuer les exsudats racinaires des cultures et affecter les populations microbiennes de la rhizosphère, portant ainsi atteinte aux stocks de carbone du sol. Dans le cas du soja, la fixation symbiotique de l’azote qui influence la teneur en protéine des légumineuses pourrait également être affectée.

Des chercheurs du département d’Agronomie et d’Horticulture de l’Université du Nebraska à Lincoln en lien avec une équipe de Biologie des Plantes de l’Université d’Illinois à Urbana Champaign (Illinois), l’USDA d’Urbana (Illinois) ainsi qu’ une équipe de la Colorado State University à Fort Collins (Colorado) se sont donc penchés sur l’effet relatif que pourrait produire une élévation relative de CO2 et d’ozone sur les plantes, mais aussi sur les populations microbiennes de la rhizosphère. Deux cultures majoritaires pour les Etats-Unis ont fait l’objet de l’étude, le soja et le maïs pour lequel deux génotypes ont été étudiés, une lignée endogène B73 et un maïs hybride B73 x Mo1. Il est ainsi apparu que seul le microbiome de la rhizosphère du soja était affecté par une augmentation de la teneur en CO2, le traitement se traduisant par une augmentation relative de la proportion de bactéries fixatrices d’azote.

Dans le cas d’un traitement par l’ozone, seule la communauté microbienne du sol planté en maïs hybride B73 x Mo1 était affectée tandis que la communauté du sol planté avec la variété B73 n’était pas affectée. Cette observation a été reliée à une différence de la composition des exsudats racinaires entre les 2 variétés.

Références

  • Peng Wang, Ellen L. Marsh, Elizabeth A. Ainsworth, Andrew D. B. Leakey, Amy M. Sheflin & Daniel P. Schachtman 2017. Shifts in microbial communities in soil, rhizosphere and roots of two major crop systems under elevated CO2 and O3. Scientific reports 7:15019 DOI:10.1038/s41598-017-14936-2

Rédacteur
- Tatiana Vallaeys, Attachée pour la Science et la Technologie, Chicago, attache-agro@ambascience-usa.org