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Analyse spatiale et fonctionnelle de la diversité d'un système symbiotique en milieu insulaire et continental : cas du Pterocarpus officinalis et de ses microorganismes associés

Coordinateur(s)
Amadou Ba, Université des Antilles et de Guyane
Partenaire(s)

CIRAD

IRD

La structuration de la diversité génétique et le fonctionnement des organismes impliqués dans les symbioses (rhizobiums et champignons mycorhiziens à arbuscules) de Pterocarpus officinalis Jacq. sont étudiés selon différentes échelles spatio-temporelles et en fonction de contraintes édaphiques (inondation et salinité) dans des forêts marécageuses de la région Caraïbes. La structuration de la diversité des populations de cet arbre est analysée sur 202 individus provenant de huit populations insulaires (1 population en Dominique, 1 population en Martinique, 2 populations à Porto Rico et 4 populations en Guadeloupe) et d’une population de Guyane française. Nous avons utilisé huit marqueurs microsatellites nucléaires pour leur polymorphisme (4 à 20 allèles) chez P. officinalis, et identifié 3 locus microsatellites chloroplastiques à partir d’amorces universelles. Les paramètres de diversité chloroplastique varient nettement entre les populations. Ainsi, la population de Moule en Guadeloupe présente les plus faibles variations (Hcp=0,22), et celle d’Indian River en Dominique les plus fortes variations (Hcp=0,68). Dans tous les cas les populations insulaires montrent des valeurs inférieures à celles de la population de Guyane. Ce résultat est conforté par l’analyse des microsatellites nucléaires. Les indices de structuration observés avec les marqueurs chloroplastique et nucléaire, respectivement Fstcp= 0,58 et Fstnuc= 0,29, sont liés à un faible taux de dissémination du pollen et des graines (Rp/s= 2.18). On pourrait donc penser que les graines jouent un rôle prépondérant dans la dissémination de cette espèce.
Toutes les souches bactériennes isolées de nodules des différentes populations de P. officinalis appartiennent au genre Bradyrhizobium. L’analyse phylogénétique des Bradyrhizobium par séquençage de l’ITS montre d’une part, un groupe monophylétique contenant la grande majorité des souches insulaires très proches d’une souche ouest-africaine de référence et, d’autre part, deux groupes paraphylétiques comprenant les souches de Guyane française, mais aussi certaines souches de Porto Rico. La diversité bactérienne au niveau insulaire est plus faible que celle de Guyane française.
L’absence de spores dans des sols marécageux ne permet pas d’identifier les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) inféodés à P. officinalis. Dans ces sols, les CMA sont présents sous forme de mycélium libre et/ou en symbiose avec P. officinalis. Le potentiel mycorhizien des sols marécageux et le taux de colonisation des racines de P. officinalis diminuent le long du gradient de salinité en saison sèche (2-26‰) comme en saison humide (5-22‰). Les CMA de P. officinalis seraient tolérants jusqu’à 10‰ de sel.
Des études expérimentales montrent que l’inoculation avec Bradyrhizobium a un effet bénéfique sur la production de biomasse du Pterocarpus cultivé en l’absence de NaCl. À 10‰ de NaCl, la biomasse des plants inoculés diminue à cause de la baisse du nombre et de l’activité fixatrice d’azote des nodules. De plus, les ions Cl- et Na+ se sont accumulés davantage dans les racines que dans les feuilles, atténuant ainsi leur effet toxique sur la plante.
Par contre, une forte mortalité des plants est observée à 20‰ de NaCl. Les plants P. officinalis ont remarquablement bien poussé en milieu inondé grâce à la formation de racines adventives, d’aérenchymes et de lenticelles sur la partie submergée des tiges. L’inondation induit également la formation de nodules de tige et de mycorhizes à arbuscules sur les racines adventives. La souche de CMA, G. intraradices, se révèle efficace sur la biomasse totale et l’acquisition de P dans les feuilles de P. officinalis grâce à une colonisation mycorhizienne tout à fait remarquable en milieu inondé. Cependant, l’acquisition de P n’améliore pas la fixation d’azote des nodules de tige et racine des Pterocarpus.