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Microbial Recruitment as a Way to Improve Drought Resistance in Wheat Plants

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Giard-Laliberté, Charlotte (2019). Microbial Recruitment as a Way to Improve Drought Resistance in Wheat Plants Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Maitrise en microbiologie appliquée, 80 p.

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Résumé

Une augmentation de la fréquence des événements de sècheresse est à prévoir en raison des changements climatiques et il serait bénéfique pour le secteur agricole de trouver des méthodes novatrices afin de rapidement venir en aide aux plants en manque d’eau. Une solution possible serait, par exemple, l’inoculation de communauté microbienne complexe dans la rhizosphère de la plante. Le but du projet était de tester, au moyen d’une expérience multifactorielle menée en serre, si des plants de blé en situation de stress hydrique s’associeraient avec de nouveaux microorganismes extraits d’un sol avec un historique d’exposition à la sècheresse. L’amplification et le séquençage du gène bactérien ARNr 16S et de la région fongique ITS1 de l’ADN environnemental extrait du sol de la rhizosphère des plants a permis d’observer les changements rapides dans la communauté microbienne causés par le stress hydrique. Quelques UTO fongiques furent recrutés par la plante, indépendamment du type de sol ou de la présence d’un stress hydrique. Règle générale, les changements dans la communauté microbienne de la rhizosphère étaient plus au niveau de l’amplification et ou la réduction d’espèces déjà présentes plutôt que le recrutement de nouvelles espèces. En ce sens, les plants ont fortement réagi au type de sol initial et au stress hydrique mais de façon plutôt faible et inconsistante à l’inoculation. Ces résultats illustrent que des plants de blé en condition de sècheresse peuvent former de nouvelles associations avec quelques bactéries et champignons, mais que cette réponse ne représente pas la réponse principale de l’holobiont au stress.

Abstract

In the context of climate change, finding ways to rapidly adapt crops to abiotic stress would be a great asset for the agricultural sector. One potential solution is to modify the plant associated microorganisms through, for instance, the inoculation of complex pre-adapted microbial communities. Here, using a multifactorial greenhouse experiment, we tested if wheat plants under water stress would associate with the microorganisms extracted from a soil that had a long-term history of exposure to water stress. Through bacterial 16S rRNA gene and fungal ITS region amplicon sequencing we observed that the rhizosphere microbiota responded rapidly to the water stress. A few fungal OTUs were recruited, independently of the soil type or the water stress. Generally, changes in the microbial community structure across inoculum treatments were more due amplification/reduction of already present microorganisms rather than recruitment of novel species. Similarly, the plant responded strongly to water stress and to initial soil diversity, but only weakly and inconsistently to the inoculations. Our results highlight that wheat plants under water stress do form new associations with fungi and bacteria, and that these new associations do not constitute the bulk of the response of the wheat holobiont.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Yergeau, Etienne
Mots-clés libres: Sècheresse, blé, holobionte, inoculation, séquençage d’amplicon, drought, wheat, holobiont, inoculation, amplicon sequencing
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 11 déc. 2019 16:11
Dernière modification: 11 déc. 2019 16:11
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/8512

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