Il existe des rhizobactéries promotrices de la croissance (PGPR) qui stimulent le développement des plantes sans être en contact physique avec les racines, à travers l’émission de composés volatiles (VOC).
L’émission de composés volatiles microbiens (VOC), a été découverte en 2003 par Ryu et ses collaborateurs. Plus de 365 substances volatiles différentes produites par des rhizobactéries ont pu être identifiées.
Genres parmi lesquels l’émission de composés volatiles a été détectée : Azospirillum, Arthrobacter, Azotobacter, Bacillus, Burkholderia, Erwinia, Enterobacter, Klebsiella, Paenibacillus, Pantoea, Pseudomonas, Serratia et Xanthomonas.
La sélection de souches productrices de VOC est essentielle, en raison d’une spécificité élevée souche vs VOC. Les profils de composés volatiles peuvent varier en fonction du contenu génomique, de la capacité métabolique, du stade de croissance, ainsi que de la disponibilité de nutriments dans le milieu où se trouvent les micro-organismes.
Les VOC remplissent plusieurs fonctions dans leur interaction plante/micro-organisme, micro-organisme/micro-organisme, telles que la communication inter/intra-espèces ou la communication entre cellules, la stimulation de la croissance des plantes, l’activation du système de défense induit (ISR) de la plante en la protégeant face aux maladies potentielles, ainsi que l’inhibition de phytopathogènes.
Le genre Pseudomonas, est capable d’émettre plus de 25 substances volatiles différentes, en activant des gènes chez les Arabidopsis impliqués dans la modification des parois cellulaires, le métabolisme, la régulation hormonale et la synthèse de protéines. En plus d’activer des processus tels que l’expansion cellulaire, l’efficacité photosynthétique et la formation de graines.
Des études réalisées sur l’Arabidopsis thaliana dans des essais de co-culture sur plaques indépendantes (voir la photo) ont permis de visualiser l’effet des VOC produits par les bactéries de BACNIFOS sur la promotion de la croissance et la stimulation rhizosphérique. Lors de cet essai, les bactéries n’ont jamais été en contact avec la plante.
Photo 1. Essai réalisé avec de l’Arabidopsis thaliana pour déterminer l’effet des composés volatiles produits par les Pseudomonas sp, des bactéries qui appartiennent au produit BACNIFOS.
Cet effet a été reflété dans des essais réalisés sur de la laitue, où l’application du produit BACNIFOS, inscrit au registre, à trois moments de la culture augmente la production de 37,8 %, à la différence de la référence (sans apport de biofertilisant). BACNIFOS suppose une augmentation des bénéfices pour l’agriculteur de 3 114 euros/ha.
Figure 1. Essai sur laitue en champ avec application de BACNIFOS.
**T-student p<0,01. Recettes brutes selon les prix de la laitue obtenus auprès de l’observatoire de la Junte d’Andalousie. http://www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/observatorio/servlet/FrontController?ec=default
L’utilisation de micro-organismes comme agents de biofertilisation joue un rôle fondamental dans l’agriculture durable, et de plus en plus d’études démontrent les différents modes d’action qu’ils exercent sur les plantes.
BIBLIOGRAPHIE
- Asha, M., Margaret, M., Bandana, B., & Christine, O. A. (2021). Effect of Volatile Compounds Produced by Selected Bacterial Endophytes in Promoting Plant Growth. HortScience, 56(10), 1175-1182.
- Asari, S., Matzén, S., Petersen, M. A., Bejai, S., & Meijer, J. (2016). Multiple effects of Bacillus amyloliquefaciens volatile compounds: plant growth promotion and growth inhibition of phytopathogens. FEMS Microbiology Ecology, 92(6), fiw070.
- Farré-Armengol, G., Filella, I., Llusia, J., & Peñuelas, J. (2016). Bidirectional Interaction between Phyllospheric Microbiotas and Plant Volatile Emissions. Trends in Plant Science, 21(10), 854- 860. doi:0 http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2016.06.005
- Tahir, H. A., Gu, Q., Wu, H., Raza, W., Hanif, A., Wu, L., … & Gao, X. (2017). Plant growth promotion by volatile organic compounds produced by Bacillus subtilis SYST2. Frontiers in Microbiology, 8, 171.
- Ann, M. N., Cho, Y. E., Ryu, H. J., Kim, H. T., & Park, K. (2013). Growth promotion of tobacco plant by 3-hydroxy-2-butanone from Bacillus vallismortis EXTN-1. The Korean Journal of Pesticide Science, 17(4), 388-393.
- Vocciante, M., Grifoni, M., Fusini, D., Petruzzelli, G., & Franchi, E. (2022). The Role of Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) in Mitigating Plant’s Environmental Stresses. Applied Sciences, 12(3), 1231.
- Ryu CM, Farag MA, Hu CH, Reddy MS, Wei HX, Paré PW, Kloepper JW (2003) Bacterial volatiles promote growth in Arabidopsis . Proc Natl Acad Sci U S A 100:4927–4932
- Santoro, M., Cappellari, L., Giordano, W., & Banchio, E. (2015). Production of volatile organic compounds in PGPR. In Handbook for Azospirillum (pp. 307-317). Springer, Cham.
- Sharifi, R., & Ryu, C. (2018). Revisiting bacterial volatile-mediated plant growth promotion: lessons from the past and objectives for the future. Annals of Botany, 122(3), 349-358. doi:10.1093/aob/mcy108
Russo, A., Pollastri, S., Ruocco, M., Monti, M. M., & Loreto, F. (2022). Volatile organic compounds in the interaction between plants and beneficial microorganisms. Journal of Plant Interactions, 17(1), 840-852.
