La symbiose rhizobium-luzerne : étude de la diversité rhizobienne et essais d’inoculation en vue d’améliorer les rendements en fourrage dans le Sahara septentrional est-algérien

Abstract

Ce travail a été réalisé pour évaluer la diversité génétique et phénotypique au sein d’une collection de quarante-huit souches bactériennes isolées à partir des nodosités racinaires de la luzerne cultivée (Medicago sativa L.) et de tester leur efficacité symbiotique vis-à-vis de la plante hôte par des tests d’inoculation ex situ. La caractérisation phénotypique a montré une diversité de réponses. Les souches présentaient un large spectre de tolérance au NaCl et aux pH alcalins et neutres. En général, toutes les souches ont présenté une bonne croissance à 28 °C et 37 °C et une mauvaise croissance aux températures extrêmes (4°C et 45°C). Les souches testées aux différents types d'antibiotiques étaient visiblement différentes. La taxonomie numérique a placé les souches provenant de Ouargla et d’El Oued dans une classe et celles de Ghardaïa dans une autre. Les souches de références Sm1021 et Sm2011 sont classées dans une classe à part, plutôt proche de celle de Ghardaïa. L’évaluation de la position taxonomique des souches de la collection a montré leur affiliation au genre Sinorhizobium. L’analyse phylogénétique a montré l’existence de deux groupes distincts où les souches du premier groupe, d’origine de la région de Ghardaïa, appartiennent aux espèces S. meliloti et S. kummerowiae. Les souches composant le groupe II, originaires des régions de Ouargla et d'El Oued, ont été séparées des souches de référence et suggèrent que celles-ci pourraient représenter une lignée différente des espèces déjà définies. La classification résultant de l'analyse du gène nodC reflète la spécificité d'hôte, tandis que la phylogénie basée sur les gènes chromosomiques est indépendante de la plantehôte. Il a été constaté que les stress hydrique et salin réduisaient de manière significative la nodulation, la croissance et le rendement de la luzerne. L'inoculation avec les souches sinorhizobiennes a amélioré la capacité de la plante à résister aux stress. Les réponses des plantes étaient clairement différentes selon les souches inoculantes. Nos résultats ont montré que les souches Sm2011 et O152 formaient les meilleurs couples symbiotiques en conditions limitantes en eau et la souche O172, halotolérante in vitro, l’a confirmé aussi in vivo et a fourni aux plantes des avantages majeurs qui leur ont permis de résister au stress important de 80 mM deNaCl. Nous avons obtenu une masse importante d’informations sur les souches rhizobiennes locales nodulant M. sativa et sur l’utilisation de celles-ci comme inoculants efficaces pour l’amélioration des rendements fourragers dans un contexte saharien marqué par des contraintes pédoclimatiquesmajeures.

تم الشروع في هذا العمل لتقييم التنوع الجيني و المظهري في مجموعة من ثمانية وأربعين ساللة بكتيرية معزولة من العقد الجذرية لنبتة الفصة ).L sativa Medicago )والختبار فعاليتها التكافلية مع النبتة المضيفة عن طريق انجاز اختبارات التلقيح. أظهر التوصيف المظهري مجموعة متنوعة من االستجابات. أظهرت السالالت مقاومة واسعة للملوحة و الحموضة. بشكل عام ، أظهرت جميع السالالت نمًو 28 درجة مئوية و 37 درجة مئوية وضعف النمو في درجات الحرارة ا جيدًا عند القصوى )4 درجات مئوية و 45 درجة مئوية(. كانت نتائج اختبار اجابات السالالت ألنواع مختلفة من المضادات الحيوية مختلفة بشكل واضح. وضع التصنيف الرقمي سالالت ورقلة والوادي في فئة واحدة وتلك من غرداية في أخرى. صنفت السالالت المرجعية Sm1021 و Sm2011 في فئة بمفردها ، قريبة إلى حد ما من سالالت غرداية. أظهر تقييم الوضع التصنيفي لسالالت المجموعة انتماءهم إلى جنس Sinorhizobium .أظهر التحليل الوراثي وجود مجموعتين متميزتين حيث تنتمي سالالت المجموعة األولى ، من أصل غرداية ، إلى النوعين meliloti. S و .S kummerowiae .تم تصنيف سالالت المجموعة الثانية ، التي تنتمي الى ورقلة والوادي ، بعيدا عن السالالت المرجعية وتشير إلى أنها قد تمثل ساللة مختلفة عن األنواع المعروفة حاليا. يعكس التصنيف الناتج لتحليل الجينة nodC خصوصية المضيف ، في حين أن الساللة المستندة إلى جينات الكروموزومات مستقلة عن النبات المضيف. بينت النتائج ان الملوحة والجفاف يحد بشكل كبير نمو البرسيم. التلقيح بسالالت Sinorhizobium حسن من قدرة النبتة ا لسالالت التلقيح. أظهرت نتائجنا أن الساللتين على مقاومة هده العوامل. كانت استجابات النباتات مختلفة بشكل واضح وفقً Sm2011 و O152 شكلتا أفضل أزواج تكافلية في ظل ظروف الحد من المياه ، وأن ساللة O172 زودت النباتات بمزايا كبيرة سمحت لها لتحمل ارتفاع الملوحة الى 5.4 غل. لقد حصلنا على مجموعة كبيرة من المعلومات حول سالالت الريزوبيا المحلية التي يمكن استخدامها كسماد طبيعي فعال لتحسين محاصيل األعالف في المناطق الصحراوية.

This work was carried out to evaluate genetic and phenotypic diversity in a collection of forty-eight bacterial strains isolated from the root nodules of cultivated alfalfa (Medicago sativa L.) and to test their symbiotic efficacy against the host plant by inoculation tests. Phenotypic characterization showed a diversity of responses. The strains exhibited a broad tolerance spectrum to NaCl and alkaline and neutral pH. In general, all strains showed good growth at 28 °C and 37 °C and poor growth at extreme temperatures (4 °C and 45 °C). Strains tested for different types of antibiotics were visibly different. The numerical taxonomy has placed strains from Ouargla and El Oued in one class and those from Ghardaïa in another. The reference strains Sm1021 and Sm2011 are classified in a class by themselves, rather close to that of Ghardaïa. The evaluation of the taxonomic position of the strains showed their affiliation to the genus Sinorhizobium. Phylogenetic analysis has shown the existence of two distinct groups where the first group strains, originating in Ghardaïa, belong to the species S. meliloti and S. kummerowiae. Group II strains, originating in Ouargla and El Oued, have been separated from the reference strains and suggest that they may represent a different lineage from the already defined species. The resulting classification of the nodC gene analysis reflects host specificity, while phylogeny based on chromosomal genes is independent of the host plant. Water and salt stress were found to significantly reduce nodulation, growth and yield of alfalfa. Inoculation with strains of Sinorhizobium improved the plant's ability to resist stress. The responses of the plants were clearly different according to the inoculant strains. Our results showed that strains Sm2011 and O152 formed the best symbiotic pairs under waterlimiting conditions, and the O172 strain, halotolerant in vitro, also confirmed it in vivo provided the plants with major advantages that allowed them to withstand high stress of 80 mM NaCl. We obtained a large amount of information on the local rhizobial strains nodulating M. sativa and on the use of these as effective inoculants for the improvement of forage yields in a Saharan context marked by major pedoclimatic constraints.