Journées H2020 INSPIRATION- ANR
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ANR JCJC: BACTOWEATHER Caractérisation des communautés bactériennes de la minéralosphère et des gènes bactériens impliqués dans l’altération des minéraux en sol forestier. Stephane UROZ 1 Question de recherche initiale Quel rôle de l’altération des minéraux du sol dans les écosystèmes à faible intrant: Cas des forêts… (contents are indicated in kilograms per hectare) Illustration du processus d’altération (libération de cations nutritifs; ex: Ca, Mg, K,..) Bilan d’altération : forêt de Fougère (150 ans) Apport de cations nutritifs à l’écosystème forestier. Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 2 Question de recherche initiale Un altération chimique, mais quid du rôle de la composante biotique ? Biotic Abiotic - Circulation de l’eau Différents acteurs - Gel/dégel - Racines des plantes - Champignons ectomycorhiziens et saprophytes - Bactéries Ca K Mg P Quel rôle des communautés bactériennes ? Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 3 Objectifs et Méthodologies Task 1: Microbial Ecology IN SITU (soil ; minerals in mesh bags) Task 2: Genomics Task 3: Genetics Task 4: Interaction bacteria/mineral IN MICROCOSM Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 4 Les sites expérimentaux étudiés Volonté de travailler à l’échelle du site pour limiter les facteurs confondants…. National Breuil-Chenue (France) 1 sol, différentes essences > Effet essence d’arbre USA Mendocino (USA) 1 chronoséquence, même roche mère > Effet du vieillissement du sol Montiers (France) 1 toposéquence (3 sols) avec une essence dominante > Effet type de sol Importance des sites ateliers (SOERE) Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 5 Résultats majeurs (1/2) IN SITU 1. La structure des communautés bactériennes présentes à la surface des minéraux est différenciée de celles du sol environnant. - enrichissement de certains taxons (minéral ≠ sol)(ex: Burkholderia) - impact de la chimie (contenu chimique, altérabilité) du minéral et des conditions environnementales (effet du couvert forestier) sur la structure des communautés. - le potentiel métabolique global varie en fonction du minéral et des conditions environnementales - présence de bactéries capables d’altérer les minéraux à la surface de ces minéraux Lepleux et al., AEM 2012; Colin et al., AEM 2016 2. La structure des communautés bactériennes varie en fonction de la disponibilité en nutriments (autres que l’N) - différentiation taxonomique en fonction des conditions du sol - différentiation fonctionnelle > diminution de la fréquence de bactéries altérantes lorsque le sol est riche ou lorsque les minéraux résiduels ne portent plus de nutriments . Jeanbille et al., 2016; Uroz et al., SBB 2014 Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 6 Résultats majeurs (2/2) IN MICROCOSM 3. La structure des communautés bactériennes incubées en présence/ absence de minéraux change en fonction du minéral et des conditions de milieu. - pas d’effet sur les communautés bactériennes totales - effet significatif sur les communautés actives (usage BrdU/immunocapture/454) - effet significatif sur la structure fonctionnelle des communautés bactériennes cultivables. Kelly et al., ME 2016 4. Elaboration du concept de minéralosphère - les minéraux/roches ne sont pas inertes - au delà du support simple physique > influence de la physico-chimie - un habitat microbien particulier: le pendant inorganique de la rhizosphère ? Uroz et al., Trends in Microbiology 2015 Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 7 Verrous restant à lever 1/ Rôle de la chimie du minéral ? Altérabilité ? 2/ Impact des minéraux/roches sur la composante fongique ? 3/ Lien avec les conditions de milieu et changements globaux? - Impact de la disponibilité en cations nutritifs (naturel et usage) - Impact de la chimie des rhizodépôts des arbres - Impact de la Matière Organique (agrégats) 4/ Identification d’autres interfaces réactionnelles et lien avec le cycle des nutriments et la nutrition des arbres? (ex: dépôts particulaires sur les feuilles > phyllosphère). 5/ Identification des déterminants moléculaires impliqués. Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 8 Impact du projet Vers le monde socio-économique Identification de potentiels bioindicateurs d’état de fonctionnement Impact de l’introduction de différentes essences d’arbres sur un même sol Participation au journée REGEFOR et sensibilisation au relation fertilité/fonctions biologiques (article dans RFF) Vers la communauté scientifique Prise en compte des minéraux/roches en écologie microbienne et dans l’étude du compartiment sol. Importance de l’interdisciplinarité Vers la société Génération de connaissances Formation doc/post-docs, enseignements, emplois… Publications de vulgarisation, fête de la science… Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 9 Nouvelles questions de recherche Lien entre fertilité et fonctionnement biologique à long terme des sols et rôle ans la pédogénèse Quels sont les facteurs de contrôle des communautés microbiennes colonisant les surfaces des minéraux (taxonomiquement et fonctionnellement) ? Chimie du minéral ? Altérabilité ? Disponibilité en nutriments ? Disponibilité en substrats C et contrôle par la plante ? Interface roche mère/système racinaire Quels sont les mécanismes moléculaires impliqués dans la capacité des bactéries à altérer les minéraux ? Type de mécanismes ? Spécificité (fonctions générales ou allouées) ? Quelle régulation ? Traits adaptatifs à cet habitat (minéral/roche)? Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 10 Projet BACTOWEATHER Messages pour Table Ronde 2020 INSPIRATION Quels effets leviers et bénéfices réussis ou à promouvoir - Labex ARBRE >> projet multi-disciplinaire (local, multi UMR) : INABACT (2014-2018)(Porteur) - INRA Métaprogramme: participation à un projet mtéaprogramme INRA ECOSERV (associé; porté par le Lem) - Elargissement du périmètre et collaborations dans de nouveaux appels à projet (local, national et international) > Réponse à appel ANR en cours (pré-proposition) Nouvelles questions de recherche et besoins associés: - Largement: développer des travaux sur la zone critique (‘critical zone’) et la fertilité des sols - Spécifiquement: Quels sont les facteurs de contrôle des communautés microbiennes colonisant les surfaces des minéraux (taxonomiquement et fonctionnellement) ? Quid des mécanismes moléculaires impliqués dans l’altération des minéraux ? Difficulté à financer une recherche académique et interdisciplinaire qui reste néanmoins essentielle (processus long terme vs financements court terme). Beaucoup de connaissance reste à générer avant de ne miser que sur la généricité et le transfert vers la filière/industrie/pouvoirs publiques Besoin de budget pour créer des réseaux nationaux/internationaux attractifs. Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS 11
