| How plant and microbiota influence each other and conceptual consequences (Comment la plante et le microbiote s'influencent mutuellement et conséquences conceptuelles) Wang, Tingting - (2024-01-25) / Université de Rennes How plant and microbiota influence each other and conceptual consequences
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Vandenkoornhuyse, Philippe; Ling, Ning Discipline : Écologie, évolution Laboratoire : Ecobio Ecole Doctorale : EGAAL Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie Mots-clés : Interactions plantes-microbiote；Holobiont；Hologénome；héritabilité microbienne
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Résumé : Les recherches présentées ici ont été motivées par la nécessité de mieux comprendre le concept d’holobionte appliqué aux plantes et, dans ce cadre, d’examiner l’interaction entre les plantes et leur microbiote. Notre objectif principal était de comprendre les processus par lesquels le microbiote influence les phénotypes des plantes. Ce travail de recherche a révélé plusieurs résultats clés. Premièrement, nous avons démontré un recrutement sélectif de communautés rhizosphériques microbiennes à partir du compartiment microbien du sol, composées majoritairement de Bacteroidetes et de Proteobacteria. Ce résultat souligne le rôle essentiel des processus opérant au niveau de la rhizosphère dans la formation des communautés microbiennes associées aux plantes. Deuxièmement, les plantes cultivées en monoculture pendant plusieurs années présentent de la fusariose. Cette sensibilité aux pathogènes peut s'expliquer par une plus forte diversité bactérienne et une diminution de la diversité fongique dans la rhizosphère, soulignant l'importance de l'équilibre microbien pour la santé des plantes. Troisièmement, le greffage de plants de pastèque conduit à une modification des effets de rétroaction plante-sol.Les plantes greffées présentent une meilleure croissance lorsqu’elles sont cultivées dans un sol conditionné par des cultures conspécifiques, contrairement aux plantes non greffées présentant une meilleure performance sur des sols issus de culture hétérospécifique. Il est démontré que cette différence est liée à des modifications de la composition microbienne du sol et des voies métaboliques qui y sont associées. Quatrièmement, le microbiote de l’endosphère racinaire des plantes greffées a été analysé pour tester la validité des concepts d’holobionte/hologénome. L'étude fournit une validation expérimentale formelle de ces concepts. Ainsi, l’assemblage non aléatoire observé de communautés bactériennes suggère la nécessité de considérer la plante avec son microbiote comme un niveau d’organisation biologique. En conclusion, ces résultats mettent en lumière les interactions complexes et nuancées entre les plantes et leur microbiote. Ils fournissent ainsi un aperçu des mécanismes à l’origine de ces relations. Ces travaux offrent de nouvelles perspectives pour le développement de pratiques agricoles plus résilientes pour la santé des plantes. Abstract : The research presented herein was motivated by the need for a better understanding of the holobiont concept applied to plants and, under this framework, to examine the interplay between plants and their microbiota. Our primary aim was to unravel the intricate ways in which microbiota influences plant phenotypes by focusing on different microbial habitats. Our research revealed several key findings. Firstly, we demonstrated a selective recruitment of microbial rhizospheric communities from the bulk soil, predominantly composed of Bacteroidetes and Proteobacteria. This phenomenon underscores the critical role of the rhizosphere effect in shaping microbial communities. Secondly, plants grown in continuous monocultures are known to display Fusarium wilt disease in plants. We demonstrated that this can be explained by increased bacterial but decreased fungal diversity in the rhizosphere, highlighting the importance of microbial balance for plant health. Thirdly, grafting watermelon plants was related to particular plant-soil feedbacks effects. Grafted plants showed a preference for growth in soil conditioned by conspecific crops, whereas ungrafted plants showed better growth in soil conditioned by different species (heterospecific cropping). This difference was shown to be linked to specific microbial compositions and metabolic pathways. Fourthly, the root endosphere microbiota of grafted plants was analysed to challenge the holobiont/hologenome concepts. The study provides a formal experimental validation of these concepts. Thus, the observed non-random assembly of bacterial communities suggests the need to consider the plant together with its microbiota as a biological level of organisation. Taken together, our findings shed light on the complex and nuanced interactions between plants and their associated microbiota, providing insights into the mechanisms driving these relationships and their implications for agricultural practices and plant health. | |||