Laboratoire d’accueil : UMR 1222 Eco&Sols, Bâtiment 12, 2 place Pierre Viala 34060 Montpellier
Encadrement : Jean TRAP (UMR Eco&Sols, Montpellier, IRD, [email protected]) ; Louis Mareschal (UMR Eco&Sols, Montpellier, CIRAD, [email protected])
Période de stage : 6 mois gratifiés (3,90€/h ; 35h/semaine), à partir de janvier-février 2022.

En tant que principal facteur de changement climatique, la hausse de la concentration de CO2 (eCO2) dans l’atmosphère constitue une menace environnementale majeure pour l’avenir de l’homme. De nombreuses études ont montré que le eCO2 impacte négativement les concentrations en éléments minéraux dans les plantes, en particulier, les teneurs en azote qui diminuent en moyenne de 15% (Loladze, 2014; Myers et al., 2014; Zhu et al., 2018). En outre, l’eCO2 entraîne une réduction des teneurs en vitamines, un ratio glucidique / protéines plus élevé chez les plantes, favorisant ainsi les troubles nutritionnels. Ces considérations ont des implications importantes pour l’agriculture, la protection de l’environnement, la sécurité alimentaire et la santé humaine.

L’effet de « fertilisation au CO2 » sur la croissance des plantes existe mais est moins important que prévu par les modèles ecophysiologistes. Ceci est principalement attribué à une disponibilité réduite d’éléments nutritifs et/ou à une efficacité réduite de l’utilisation des éléments nutritifs des cultures. Le micro-réseau trophique du sol, incluant les interactions complexes et intimes entre les racines des plantes, les bactéries, les champignons et les microbivores tels que les nématodes, est directement impliqué dans la nutrition des plantes (Clarholm, 1985; Bonkowski et al., 2000; Bonkowski, 2004). Il est donc crucial de comprendre en profondeur l’impact de l’eCO2 sur le micro-réseau trophique du sol, en particulier sur les organismes microbivores responsables de la boucle microbienne (Clarholm, 1985). Le eCO2 peut affecter indirectement ces nématodes en modifiant la quantité et la qualité des déchets végétaux restitués au sol et en provoquant des interactions complexes entre les divers groupes fonctionnels de la microfaune (Wardle et al., 1995). L’augmentation du CO2 augmentera probablement le taux de rhizodéposition des plantes (Phillips, Fox et Six, 2006), ce qui générera de grandes quantités de carbone labile (principalement des glucides) pouvant être utilisé par les micro-organismes du sol. On suppose donc que les microorganismes r-stratège à croissance rapide, adaptés aux substrats facilement utilisables, seront favorisés par la eCO2 et que la croissance et l’activité des K-stratèges à croissance lente pourraient être désavantagées (Tarnawski et Aragno, 2006). Cependant, les études sur les changements induits par eCO2 dans les groupes fonctionnels des nématodes non herbivores reflètent des résultats très variables et contradictoires, allant d’une augmentation à une diminution de la densité. Une abondance inchangée a été signalée pour les bactérivores et les fongivores sous eCO2 (Hungate et al., 2000; Niklaus et al., 2003; Li et al., 2007). Cependant, le type de couverture végétale peut influer sur la réponse des groupes fonctionnels des nématodes à l’eCO2 dans les agro-écosystèmes (Li et al., 2007; Li et al., 2009). En augmentant les dépôts d’exsudats racinaires, en stimulant la croissance des racines et en modifiant la distribution spatiale de l’eau, du carbone et des éléments nutritifs dans le sol, l’eCO2 peut influencer les interactions réciproques entre la biodiversité du sol et les racines des plantes, déterminant la biodisponibilité des éléments nutritifs.

Dans le cadre du projet eCO2Threats (financement Muse), nous avons conduit deux expériences à l’Ecotron (https://www.ecotron.cnrs.fr/). La première sous blé dur et tomate avait pour objectif de tester l’effet de l’eCO2 sur la structure du micro-réseau trophique (composition des phylas microbiens et des nématodes). Les résultats nous ont permis d’affiner nos hypothèses. Une seconde expérience a été réalisé avec Arabidopsis pour tester si les interactions au sein du micro-réseau trophique du sol sous eCO2 affectent la disponibilité des éléments nutritifs pour la plante. Dans cette seconde expérience, nous avons manipulé les nématodes bactérivores (présence/absence) pour évaluer les liens causaux.

Cinq génotypes d’Arabidopsis thaliana ont été utilisés dans cette expérience dont deux génotypes qui répondent à eCO2 (diminution de concentration des nutriments dans la biomasse), deux qui ne répondent pas, et un génotype mutant pour la production de carbone par rhizodéposition.

L’hypothèse est que sous eCO2, la production accrue de carbone par rhizodéposition altère l’effet positif de l’inoculation des nématodes sur la nutrition de la plante.
Nous proposons de quantifier l’impact de l’eCO2 sur la structure des populations de nématodes et sur leur fonction, en particulier sur la production d’éléments nutritifs disponibles pour les plantes. L’objectif est donc d’identifier les processus qui réduisent la disponibilité des éléments nutritifs pour les plantes sous eCO2 par rapport à d’autres processus documentés.

Les mesures de croissance d’Arabidopsis ont été réalisées, les plantes et le sol ont été échantillonnés, préparés et conditionnés. Les nématodes ont été extraits, comptés et fixés. Les plantes ont été broyées. Au laboratoire, les activités du stage consisteront à réaliser : (1) les dosages CNP et du ionome dans les tissus de la plante ; (2) les analyses physico-chimiques des sols et (3) la détermination de la composition et des traits des nématodes des sols.

Profil candidat.e
Bonnes connaissances en écologie des sols, en microbiologie (cultures en milieu axénique, dénombrement de bactéries et de nématodes), culture générale dans la physiologie de la nutrition des plantes.

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