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

Contexte
Le phosphore (P) est un élément essentiel pour la croissance des plantes. Il a été identifié récemment comme étant le principal élément limitant la production végétale à l’échelle mondiale [1]. Les plantes ne peuvent absorber que le P sous forme d’ions, qui ne sont présents qu’en faible quantité dans la solution du sol. Pour compenser cette faible disponibilité en P dans le sol, l’agriculture conventionnelle a recours à l’utilisation d’engrais minéraux phosphatés. Cependant, les réserves de P minéral devraient s’épuiser rapidement face à l’augmentation de la demande en engrais phosphatés dans le monde [2]. De grandes quantités de P organique et de P inorganique adsorbé, représentant d’importants réservoirs de P non disponibles directement pour les plantes, sont présents dans le sol. Ainsi, développer des stratégies permettant aux plantes d’accéder au P de ces réservoirs pourrait constituer une alternative durable à l’utilisation des engrais minéraux phosphatés.
Afin de rendre disponible le P des réservoirs précédemment évoqués pour les plantes, le P organique doit être minéralisé par des enzymes microbiennes, et le P inorganique adsorbé doit être solubilisé par des acides organiques microbiens. Les microorganismes étant plus compétitifs que les plantes pour immobiliser le P, une grande partie du P relâchée par ces processus microbiens est donc rapidement immobilisée dans la biomasse microbienne [3]. En consommant les microorganismes, les organismes microbivores relâchent une partie des éléments immobilisés dans la biomasse microbienne et les rendent disponibles pour les plantes. Ces derniers stimulent également l’activité microbienne ainsi que le renouvellement de la biomasse microbienne, et permettent une augmentation de l’absorption de P par les plantes de 30% [4]. Ces mécanismes trophiques impliqués dans le recyclage des nutriments, et résultant d’interactions entre les racines, les microorganismes et les organismes microbivores, ont été regroupés sous le terme de « boucle microbienne » [5].
Les nématodes du sol, et plus particulièrement les nématodes bactérivores, font partis des acteurs clés de la boucle microbienne en jouant un rôle central dans la transformation des nutriments organiques et le contrôle des communautés microbiennes [6]. Il a notamment été démontré que plus de 60% du P absorbé par ces derniers sont relâchés par excrétion dans la solution du sol à cause d’un excès de P dans leur organisme [4]. En outre, ils favorisent la minéralisation du P organique en stimulant l’activité enzymatique des microorganismes du sol [7, 4, 8], et permettent une meilleure exploration du sol par les racines en stimulant la croissance de ces dernières [7]. Néanmoins, les études réalisées jusqu’à présent montrent que les nématodes bactérivores peuvent ne pas avoir d’effet, ou avoir des effets positifs à court terme ainsi qu’à long terme sur la minéralisation du P dans sol, avec des conséquences variables sur la nutrition en P des plantes [9, 10, 11]. Ces résultats contradictoires ont été avancés sans que les facteurs et les mécanismes déterminant l’efficacité de la boucle microbienne induite par les nématodes n’aient été clairement identifiés. Par ailleurs, différentes pratiques agricoles (i.e. travail du sol, apport d’engrais organiques et/ou minéraux et rotations culturales) sont connues pour affecter les communautés de nématodes du sol [12, 13]. Malgré nos capacités à lier la composition taxonomique des communautés de nématodes du sol à des fonctions spécifiques du sol, il est encore difficile de savoir dans quelles mesures le recyclage du P par les nématodes dans le sol est intensifié ou non par les pratiques agricoles. La plupart des études expérimentales ont, pour la plupart, étudiées qu’une seule espèce de nématode à la fois rendant presque impossible de prédire une réponse générique. Le déterminisme spécifique des nématodes sur les processus du sol implique que nous nous concentrions sur les caractéristiques des espèces, et plus particulièrement sur leurs caractéristiques fonctionnelles (i.e. les traits fonctionnels). En effet, les nématodes présentent une grande diversité de formes et de fonctions mais les approches basées sur leurs traits fonctionnels n’ont été que très peu utilisées jusqu’à présents. Ainsi, explorer les liens causaux entre les traits fonctionnels des nématodes et la disponibilité du P dans le sol pourrait nous aider à mieux comprendre le rôle des nématodes dans la nutrition des plantes.

Objectifs et Missions
L’objectif du stage est de savoir si, et de comprendre comment, une carence en P sur le long terme peut modifier les métriques des communautés de nématodes du sol, et plus particulièrement leurs traits fonctionnels. À cette fin, le/la stagiaire sera chargé.e de caractériser l’abondance, la composition ainsi que les traits fonctionnels (e.g. largeur et longueur du corps ou de la cavité buccale) des communautés de nématodes dans des échantillons de sol prélevés sur deux sites expérimentaux de l’INRAE en France, où plusieurs modalités de fertilisation au P ont été appliquées au cours des dernières décennies. Les sites étudiés sont caractérisés par des types de sol et des capacités de sorption du P contrastés, permettant ainsi d’évaluer la contribution des processus physiques sur les flux de P du sol induit par les nématodes. Le/la stagiaire participera à la campagne d’échantillonnage qui se déroulera au début du printemps 2022. En plus de la caractérisation des communautés de nématodes, le/la stagiaire pourra également participer aux différentes analyses de sol réalisées en laboratoire (pH, CNP microbien, CHN, P Olsen).

Profil recherché
– Étudiant.e en M2 ou équivalent, dans le domaine de la biologie, de l’écologie ou de l’agronomie
– Intérêt pour l’écologie fonctionnelle et le fonctionnement des sols
– Aptitude pour le travail de terrain et de laboratoire

Bibliographie
[1] Hou, E., Luo, Y., Kuang, Y., Chen, C., Lu, X., Jiang, L., Luo, X., Wen, D., 2020. Global meta-analysis shows pervasive phosphorus limitation of aboveground plant production in natural terrestrial ecosystems. Nature communications, 11(1): 1-9.
[2] Cordell, D., Drangert, J. O., White, S., 2009. The story of phosphorus: global food security and food for thought. Global environmental change, 19(2): 292-305.
[3] Bünemann, E. K., Oberson, A., Liebisch, F., Keller, F., Annaheim, K. E., Huguenin-Elie, O., Frossard, E., 2012. Rapid microbial phosphorus immobilization dominates gross phosphorus fluxes in a grassland soil with low inorganic phosphorus availability. Soil Biology and Biochemistry, 51: 84-95.
[4] Trap, J., Bonkowski, M., Plassard, C., Villenave, C., Blanchart, E., 2016. Ecological importance of soil bacterivores for ecosystem functions. Plant Soil, 398: 1-24.
[5] Clarholm, M., 1985. Interactions of bacteria, protozoa and plants leading to mineralization of soil nitrogen. Soil Biology and Biochemistry, 17: 181-187.
[6] Djigal, D., Baudoin, E., Philippot, L., Brauman, A., Villenave, C., 2010. Shifts in size, genetic structure and activity of the soil denitrifier community by nematode grazing. European Journal of Soil Biology, 46(2): 112-118.
[7] Irshad, U., Villenave, C., Brauman, A., Plassard, C., 2011. Grazing by nematodes on rhizosphere bacteria enhances nitrate and phosphorus availability to Pinus pinaster seedlings. Soil Biology and Biochemistry, 43(10): 2121-2126.
[8] Ranoarisoa, M. P., Trap, J., Pablo, A. L., Dezette, D., Plassard, C., 2020. Micro-food web interactions involving bacteria, nematodes, and mycorrhiza enhance tree P nutrition in a high P-sorbing soil amended with phytate. Soil Biology and Biochemistry, 143: 107728.
[9] Anderson, R. V., Coleman, D. C., Cole, C. V., Elliott, E. T.,1981. Effect of the nematodes Acrobeloides sp. and Mesodiplogaster lheritieri on substrate utilization and nitrogen and phosphorous mineralization in soil. Ecology, 62(3): 549-555.
[10] Cole, C. V., Elliott, E. T., Hunt, H. W., Coleman, D. C., 1977. Trophic interactions in soils as they affect energy and nutrient dynamics. V. Phosphorus transformations. Microbial Ecology, 4(4): 381-387.
[11] Rehman, P., Nazir, R., Naqvi, T. A., Pervez, A., Irshad, U., 2018. Bacterial feeder Nematodes: Facilitator or competitor for Plant Phosphorus in soil. Journal of soil science and plant nutrition, 18(4): 1173-1186.
[12] Bongiorno, G., Bodenhausen, N., Bünemann, E. K., Brussaard, L., Geisen, S., Mäder, P., Casper, W., Walser, J.C., De Goede, R. G., 2019. Reduced tillage, but not organic matter input, increased nematode diversity and food web stability in European long‐term field experiments. Molecular ecology, 28(22): 4987-5005.
[13] Liu, T., Chen, X., Hu, F., Ran, W., Shen, Q., Li, H., Whalen, J. K., 2016. Carbon-rich organic fertilizers to increase soil biodiversity: Evidence from a meta-analysis of nematode communities. Agriculture, ecosystems & environment, 232: 199-207.

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