Efficacité d’utilisation du phosphore pour la fixation symbiotique de l’azote et phytase nodulaire

Autor: Drevon, Jean-Jacques
Přispěvatelé: Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Innovations Agronomiques
Innovations Agronomiques, INRA, 2017, 60, pp.3-10. ⟨10.15454/1.5138504822863843E12⟩
Innovations Agronomiques (60), 3-10. (2017)
ISSN: 1958-5853
DOI: 10.15454/1.5138504822863843E12⟩
Popis: La faible disponibilité du phosphore dans les sols arables de la planète limite le rendement des récoltes, plus particulièrement pour les légumineuses quand leur croissance dépend de la fixation symbiotique de N2 (FSN). Dans ce contexte, notre objectif est d’accroître l’efficacité d’utilisation du phosphore (EUP) pour la FSN, afin de favoriser sa contribution à un couplage efficace entre les cycles bio-géochimiques de P et de N. Le myo-inositol hexakisphosphate, dénommé phytate, constitue la source principale de P organique des sols, mais il n’est pas assimilable par les plantes. Les phytases sont les seules phosphatases capables d’hydrolyser efficacement le phytate en P inorganique (Pi), accroissant ainsi la bio-disponibilité du P pour les plantes. Par RT-PCR in situ, l’expression du gène codant pour une phytase de type acide-pourpre, a pu être localisée dans le cortex interne du nodule de Phaseolus vulgaris. Son expression ainsi que l’activité nodulaire de la phytase sont significativement accrues lors de carences en P. Cette stimulation est plus forte parmi les lignées recombinantes de P. vulgaris ayant la plus forte EUP pour la FSN. L’expression de phytase de plante dans les nodules offre ainsi des perspectives nouvelles sur la physiologie des nodules fixateurs de N2 et les besoins spécifiques en P des légumineuses. Il est proposé que ce gène soit utilisé comme marqueur moléculaire d’adaptation des légumineuses aux sols pauvres en P et de leur contribution à un cercle vertueux de fertilité P et N dans une stratégie intégrée de recherche participative pour une intensification écologique des systèmes agricoles mettant à profit les services écosystémiques des légumineuses supportés par leur FSN.
Decreasing chemical inputs in agriculture, like fertilizers or pesticides, becomes of paramount importance for the nutritional safety and environmental impact of food productions. This implies new requirements with regard to the selection of legume cultivars for cropping- systems and their beneficial interactions with soil microbes. Low phophorus availability in about 40% of the world’s arable land limits crop yield, most particularly for legume crops when their growth depends upon symbiotic N2 fixation (SNF). Therefore, our work aims to increase the phosphorus use efficiency (PUE) for SNF, and its contribution to a more effective coupling between the P and N bio-geochemical cycles. Myo-inositol hexakisphosphate, i.e. phytate, constitutes a major source of organic P (Po) in soils, but is unavailable to plants. Phytases are the only phosphatases able to hydrolyse phytate efficiently into inorganic P (Pi), thus increasing soil-P bio-availability for plants. In the FABATROPIMED project we have demonstrated the existence of phytases, both histidine acid and beta-propeller among rhizobia nodulating Vicia faba and Vigna unguiculata, and shown by in situ RT-PCR, their expression within nodule infected-cells. Phytase mRNA of the host-legume was also localized in nodules and shown to increase under P-deficiency with significant variation among recombinant inbred lines of Phaseolus vulgaris which are contrasting in their PUE for SNF. A subsequent virtuous cycle of P and N fertility of soils is being tested through a participatory approach with farmers in reference agroecosystems offering a wide range of agroclimatical and socioecological situations. It is concluded that the interdisciplinary research strategy FTM may increase the benefit of grain-legumes for cereal systems and the environment, by better understanding the interactions between soil microbes and plants to acquire and use N and P most efficiently.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: