Symbiose fixatrice d’azote acacia seyal del. – rhizobium : perspectives pour le reboisement des terres des basses vallées du sine et du Saloum (Sénégal) affectées par la salinité

Abstract

La salinisation des sols est un problème environnemental majeur et croissant, aggravant la perte de terres boisées et arables, particulièrement dans les régions arides et semi-arides. L’effet du sel sur les plantes se traduit notamment par une réduction de la disponibilité de l’azote. De ce point de vue, les légumineuses sont très importantes dans le processus de réhabilitation des terres dégradées, grâce à leur aptitude à réaliser une symbiose efficace avec des bactéries fixatrices d’azote naturellement présentes dans leur rhizosphère. Le principal objectif de ce travail est de mettre en évidence la diversité des rhizobiums associés à Acacia seyal Del. Dans le Bassin Arachidier du Sénégal affecté par la salinité et de présenter l’importance des communautés microbiennes symbiotiques sur l’adaptation au stress salin d’A. seyal. Une expérience de piégeage a permis de montrer la large répartition des bactéries nodulant A. seyal dans les sols des basses vallées du Sine et du Saloum. Nos résultats montrent une forte diversité génétique, phénotypique et symbiotique de ces rhizobiums ; qui ne serait pas liée à l’origine des sols d’isolement. Nos résultats montrent que cette espèce dont la nodulation semble peu spécifique, en conditions de laboratoire, est préférentiellement nodulée par des souches de rhizobium proches des genres Mesorhizobium et Ensifer. La faible spécificité d’hôtes d’A. seyal pourrait s’expliquer par sa capacité à établir une symbiose avec un large éventail d'espèces de rhizobiums portant des gènes de nodulation et de fixation d’azote, en particulier nodC et nifH, phylogénétiquement divergents. Cette promiscuité d’A. seyal pourrait d’ailleurs constituer un avantage important pour cette légumineuse et expliquer sa large distribution en Afrique. L’évaluation de la diversité fonctionnelle des communautés microbiennes par la détermination du Profil de Réponse Catabolique (CRP) des sols de l’horizon de surface 0-25 cm de 4 peuplements naturels d’A. Seyal met en exergue une importante variabilité dans l'activité métabolique des microorganismes des sols entre les sites prospectés. En outre, nos résultats montrent que la faible fertilité des sols entrave fortement l’activité des microorganismes indigènes. L’apport de microorganismes symbiotiques comme les rhizobiums et les champignons mycorhiziens à arbuscules qui améliorent la fertilité des sols pourrait alors stimuler les activités métaboliques de ces microorganismes indigènes. Il ressort de cette étude qu’A. seyal est modérément tolérante au sel, avec un taux de germination élevé (40%) en présence de NaCl à 342 mM (20 g/l), meilleur que celui des espèces d’Acacia bivenosa DC. Prod. Et d’Acacia sclerosperma F. Muell., dont la tolérance au sel au cours de la germination est éprouvée. A. Seyal pourrait ainsi constituer une réserve de graines viables lorsque les niveaux de salinité sont élevés. Cette propriété pourrait faciliter une installation réussie de cette espèce dans les environnements salins. Nos résultats ont permis de rendre compte que l’inoculation microbienne, notamment la double inoculation avec des rhizobiums et un cocktail de champignons mycorhiziens à arbuscules, contribuait à la réduction des effets dépressifs du stress salin sur les plants d’A. seyal cultivés en pépinière. En conclusion, nos résultats mettent en exergue que l’important rôle que pourraient jouer A. seyal dans l'amélioration des processus de reboisement des terres dégradées en tant qu’espèce modérément tolérante au sel et hôte peu spécifique, qui peut établir une symbiose efficace avec des rhizobiums de diverses origines génomiques, peut être amélioré par l’inoculation microbienne. Par conséquent, l'effet synergique de la double inoculation pourrait être utilisé pour diminuer le taux de mortalité des jeunes plants couramment observé lors de la transplantation de plantations forestières dans les sols semi-arides.

Soil salinization is a major environmental and increasing problem, exacerbating the loss of woodland and arable land, particularly in arid and semi-arid areas. The effect of salt on plants is reflected in particular by reducing nitrogen availability. Thus, legumes are very important in the rehabilitation process of degraded lands through their ability to achieve effective symbiosis with nitrogen-fixing bacteria naturally present in their rhizosphere. The main objective of this work is to highlight the diversity of rhizobia associated with Acacia seyal Del. in the Senegalese Groundnut Basin affected by salinity and to demonstrate the importance of symbiotic microbial communities on adaptation of A. seyal to salt stress. A trapping experiment showed the wide distribution of populations of root nodulating bacteria associated to A. seyal in soils of the Groundnut Basin. Results showed high genetic, phenotypic, and symbiotic diversity of these rhizobia. However, this diversity was not related to the origin of soils sampling. Our results showed that this species which seems not specific in nodulation in laboratory conditions was preferentially nodulated by strains of rhizobia close to Mesorhizobium and Ensifer genera. We also showed that the low host specificity of A. seyal could be explained by its ability to establish symbiosis with a wide range of species of rhizobia carrying nodulation and nitrogen fixation genes, in particular nifH and nodC, phylogenetically divergent. The promiscuity of A. seyal could also be an important advantage for this legume, and explain its wide distribution in Africa. The assessment of soil microbial functional diversity by studying patterns of in situ catabolic potential (ISCP) of the surface layer 0-25 cm of 4 natural stands of A. seyal highlights high variability in the metabolic activities of soil microorganisms between the sites sampled. In addition, our results showed that low soil fertility, among other physico-chemical properties of soils, severely hampers the activity of indigenous microorganisms. The introduction of symbiotic microorganisms such as rhizobia and arbuscular mycorhizal fungi by improving soil fertility could then stimulate the metabolic activity of indigenous microorganisms. We demonstrated that A. seyal is moderately salt tolerant, with a high germination rate (40%) in the presence of 342 mM NaCl (20 g/l), better than the species Acacia bivenosa DC. Prod. and A. sclerosperma F. Muell., screened for their salt tolerance during seed germination in the presence of NaCl. Thus, A. seyal could constitute a reserve of viable seeds when salinity levels are high. This trait could facilitate a successful installation of this species in saline environments. We showed that microbial inoculation, including dual inoculation with rhizobia and a cocktail of arbuscular mycorrhizal fungi, contributed to the reduction of the depressant effects of salt stress on A. seyal seedlings grown in nursery. In conclusion, our results showed that the important role that A. seyal could play in the improvement of reforestation process on degraded lands as a moderately salt tolerant species and a promiscuous host,which can establish effective symbiosis with rhizobia from diverse genomic backgrounds, can be improvedby microbial inoculation. Hence, the synergistic effect of double inoculation could be used to decrease the transplant mortality, commonly observed during forest plantation establishment in semi-arid soil conditions.