Master Ecosciences, Microbiologie - Spiral

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PROPOSITION SUJET de MASTER 2015-2016
TITRE : Impact de l’effet de la diversité variétale du blé sur les communautés microbiennes du sol impliquées dans
le cycle de l’azote
Nom, Prénom du Maitre de Stage :
Xavier Le Roux (DR)
Téléphone : 04.72.43.13.79 E-mail : [e-mail]
Co-encadrants :
Amélie Cantarel (MCF), Mylène Hugoni (Post doctorante) & Thomas Pommier (CR)
Laboratoire d’accueil:
UMR5557, Ecologie Microbienne (LEM), équipe ‘Diversité fonctionnelle microbienne et cycle de l’azote’
Bât Mendel, 4ème étage, Campus La Doua (Université Lyon 1).
Nom du candidat éventuellement proposé : ouvert
Description du sujet au verso ⇒

Sujet (objectif, démarche et technique, collaboration(s),...) :
Le maintien de la biodiversité est un élément essentiel au bon fonctionnement des écosystèmes. Néanmoins, l’érosion
de cette biodiversité est au cœur des préoccupations actuelles. En effet, la diminution de la biodiversité a des conséquences sur
le fonctionnement des écosystèmes et leur équilibre, et donc sur les services qu’ils sont à même de fournir aux populations
humaines (les services écosystémiques : alimentation, recyclage des nutriments, qualité de l’eau, etc.).
L’hypothèse a été faite que des écosystèmes plus diversifiés (plus grand nombre d’espèces ou génotypes) auraient
une plus grande résistance à des perturbations, climatiques ou nutritives par exemple. Dans ce contexte, les agro-écosystèmes
sont d’excellents modèles pour étudier les effets de la diversité végétale sur le fonctionnement écosystémiques et les acteurs
microbiens associés, et notamment sur les grands cycles biogéochimiques (carbone et azote). Différentes études ont analysé
l’impact de la diversité végétale inter-espèces sur les communautés microbiennes du sol, mais peu ont analysé l’effet de la
diversité intra-spécifique (génotypes/variétés au sein d’une même espèce).
C’est dans ce cadre qu’une étude conduite au sein du laboratoire s’intéresse à l’effet de la diversité variétale du blé
sur les communautés microbiennes du sol impliquées dans le cycle de l’azote et le maintien de la fertilité des sols qui leur est
associé. Différentes variétés de blé ont été choisies à partir d’un lot de 60 variétés en fonction de leur caractéristiques
fonctionnelles (traits fonctionnels, c’est à dire leurs caractères morphologiques et écophysiologiques), et ont été mises en
culture au champ, soit en monoculture soit en mélanges contenant un nombre croissant de variétés. Des résultats préliminaires
acquis au sein de l’équipe ont montré des différences en terme d’activités, abondance et diversité des communautés nitrifiantes
et dénitrifiantes observées entre variétés et différents assemblages de blé utilisés. Ces résultats nous conduisent à nous
interroger sur les mécanismes qui pilotent les relations diversité végétale – diversité et fonctionnement des communautés
(dé)nitrifiantes. Nos hypothèses sont: i) plus la richesse en variétés est grande, plus les types d’habitats rhizosphériques sont
divers et donc plus la diversité des (dé)nitrifiants est grande ; et ii) certaines caractéristiques des variétés telles que leur type
d’absorption de l’azote minéral sont des déterminants majeurs de l’activité, l’abondance et la composition des communautés
microbiennes du cycle de l’azote.
L’objectif de ce stage sera donc d’analyser les mécanismes sous-tendant les relations entre la diversité intra-
spécifique du blé et les caractéristiques des communautés microbiennes du cycle de l’azote, par le biais d’une étude conduite
en serre. Une sélection de quelques variétés et mélanges variétaux, choisis en fonction des résultats acquis dans l’essai extensif
de plein champ, seront cultivés en serre. L’activité, l’abondance et la diversité des communautés microbiennes nitrifiantes et
dénitrifiantes (approches par tests biochimiques, PCR quantitative, et séquençage haut débit et analyses bioinformatiques)
seront mesurées pour les mettre en lien avec les caractéristiques fonctionnelles des variétés de blé ainsi qu’avec différents
paramètres environnementaux (teneur en eau, en azote minéral, en matière organique ; pH, etc.) afin d’identifier quels sont les
principaux mécanismes qui pilotent les effets des variétés ainsi que les effets de certains mélanges variétaux sur les
communautés du cycle de l’azote.
L(a)e candidat(e) devra montrer un intérêt pour les problématiques d’écologie microbienne, avoir une certaine
maitrise des outils moléculaires et d’analyse statistique de données, ainsi qu’un goût prononcé pour ce type d’expérimentations.