Micorize: rețele sociale ale ecosistemelor terestre, de Conversație

În ecosistemele terestre, plantele sunt asociate cu comunități microbiene foarte dense în jurul rădăcinilor lor. Dacă bacteriile constituie de departe cea mai mare diversitate de specii din aceste comunități microbiene, ciupercile sunt, de asemenea, foarte prezente.

Astfel, un gram de sol natural ar conține aproape 200 de metri de hife fungice (filamente). Dintre acestea, mai mulți metri sunt alcătuite din hife de ciuperci de plante simbiotice (o asociere reciprocă între plantă și ciupercă).

Aceste ciuperci simbiotice sunt asociate cu rădăcinile plantelor pentru a forma micorize (din grecescul "myco" pentru ciupercă și "rhize" pentru rădăcină). Micorizele sunt cele mai frecvente simbioze vegetale în ecosistemele naturale sau cultivate. Interacțiunea simbiotică are ca rezultat stabilirea unei rețele de hife extra-matriciale (în jurul rădăcinii) care crește suprafața de absorbție a apei și a nutrienților (de exemplu, fosfor, azot etc.) a rădăcinilor. Ciupercile primesc zaharuri din fotosinteză de la rădăcina plantei gazdă, pe care le folosesc pentru propria lor supraviețuire. Aceasta este o relație bilaterală de partajare a resurselor între două specii și, prin urmare, un mutualism clasic simbiotic. Există mai multe tipuri de micorize, dar cele mai studiate sunt ectomicorize și endomicorize.

Ectomicorize (din grecescul ektos: exterior) în care ciupercile se dezvoltă în principal în jurul rădăcinii, formând o manta micelială din care pleacă hife, care sunt organizate între celulele corticale ale rădăcinii pentru a forma rețeaua spusă de Hartig fără a traversa vreodată peretele acesta din urmă. Ciupercile ectomicorizate aparțin ramurilor bazidiomicetelor (ex. Bolete, rușule ...) și ascomicete (de ex. Trufe). Aproximativ 5% din plante, în principal copaci și arbuști forestieri (pin, carpen, stejar, fag etc.) formează acest tip de simbioză.

Endomicorize sau micorize arbusculare (din grecescul endon: interior) se caracterizează prin absența unui manșon micelial extern și prin pătrunderea hifelor fungice în spațiul periplasmatic al celulelor corticale. Hifele cresc în rădăcină intercelular și intracelular, pentru a forma vezicule și arbuscule.

Micorizele arbusculare sunt cel mai comun și mai vechi tip de micorize care datează de la prima apariție a plantelor terestre în urmă cu aproximativ 450 de milioane de ani. Cel puțin 85% din plantele terestre formează acest tip de simbioză, incluzând multe culturi importante pentru agricultură (grâu, orez, porumb, mazăre, fasole, soia etc.). Aparținând ramurii glomeromicetelor, aceste ciuperci micorizice sunt simboluri obligatorii care nu pot fi cultivate în absența plantei gazdă și sunt omniprezente în ecosistemele terestre.

La plantele terestre, micorizarea este regula, non-micorizarea este excepția. Un număr foarte mare de specii sunt capabile să interacționeze cu ciuperci micorizale arbusculare (AMC), în special Briofiți, Licopode, Monilofite, Gimnosperme și Angiosperme: majoritatea copacilor fructiferi, plante erbacee, legume, ferigi terestre, mușchi, plante cu flori (asters). .), plante acvatice, unele conifere, plante semințe (Ginkgo ...). Există, în ciuda tuturor, familii de plante incapabile să realizeze această simbioză, cum ar fi Brassicaceae. Dacă simbioza micorizică arbusculară este atât de răspândită în lumea plantelor, aceasta se datorează faptului că este benefică plantei. Într-adevăr, CMA promovează creșterea și dezvoltarea plantelor datorită îmbunătățirii nutriției minerale și, în special, a fosforului biodisponibil. De asemenea, acestea permit plantelor să exploreze cel mai bine resursele de apă și să reziste la stresul abiotic.

Autostrăzi subterane pentru hrana plantelor

Ciuperca colonizează rădăcina prin miceliul său (un țesut gros de filamente), formând organe de stocare (vezicule), organe de schimb (arbuscule) și hife și spori în sol. Toate aceste structuri (spori, hife, vezicule, arbuscule, fragmente de rădăcini colonizate) se numesc propagule. Prin urmare, colonizarea rădăcinilor plantelor are loc din propagulii fungici și în special din sporii prezenți în sol.

Filamentele fungice microscopice extind dramatic sistemul radicular cu capacitatea lor incredibilă de a se conecta la rădăcinile plantelor pe câțiva kilometri în pământ.

Ele atrag apă și substanțe nutritive dintr-un volum mare din solul înconjurător și le furnizează plantei, îmbunătățind nutriția și creșterea acesteia. Dar una dintre cele mai importante abilități ale ciupercilor micorizice este că acestea rămân atașate de rădăcini și susțin planta pe tot parcursul vieții. Mulți cercetători au arătat că majoritatea plantelor depind de micorize pentru dezvoltarea lor. Prin urmare, fiecare specie de plantă se asociază preferențial cu MAC-urile care îi sunt cele mai favorabile în ceea ce privește stimularea creșterii. Plantele cu o rețea puternică de micorize tind să fie mai sănătoase și să crească și să se apere mai bine. Prin urmare, necesită mai puține resurse pentru a crește, ceea ce este bun pentru fermieri și pentru mediu.

O aplicație în zonele tropicale

Ciupercile micorizice sunt o componentă cheie în relațiile plante-sol. În sistemele forestiere și agroforestiere, este bine cunoscut faptul că arborii cu rate ridicate de colonizare micoriză pot fi folosiți pentru a umple potențialul micorizant al solurilor. Acesta este motivul pentru care la tropice, una dintre principalele strategii de inginerie ecologică care poate fi utilizată pentru a permite simbiozei micorizei să-și dezvolte proprietățile în beneficiul dezvoltării plantelor este micorizarea controlată. Este un set de tehnici care permite optimizarea simbiozei dintr-un proces de izolare, cultură, selecție, multiplicare, inoculare și monitorizare a unei ciuperci în sol pentru a produce plante „îmbunătățite biologic”.

În aceste ecosisteme, cercetătorii au arătat că plantele inoculate cu ciuperci micorizice mobilizează mai bine fosforul și au o rată de supraviețuire mai mare în câmp decât plantele neinoculate.

Cea mai frecvent acceptată ipoteză pentru a explica acest rezultat este că plantele micorizale au o capacitate mai mare de a absorbi fosforul decât plantele nemicorizate datorită rețelei de hife extra-matriciale pe care le dezvoltă și care le permite să exploreze un volum mai mare de sol. Utilizarea acestei tehnologii este, prin urmare, deosebit de potrivită pentru operațiunile de reabilitare a solurilor degradate care au, în general, deficiențe puternice în elemente minerale și mai ales în fosfor asimilabil.

Aplicare în zone temperate

Micorizele pot fi considerate ca un potențial agroecologic și recunoscute drept servicii ecosistemice de sprijin pentru culturi. Cu toate acestea, acestea sunt sensibile la anumiți factori nefavorabili dezvoltării miceliale precum fungicide, prelucrarea intensivă a terenului, supra-fertilizarea cu azot și fosfor (mineral sau organic), erbicide și uneori sisteme de cultură și practici agricole fără acoperire vegetativă între două culturi. Este bine stabilit că o acoperire vegetală diversificată constituie un adevărat releu pentru micorize.

Acesta este motivul pentru care prezența învelișului vegetal, cum ar fi leguminoasele în cultură, constituie o practică inovatoare care poate acționa ca un releu pentru micorizare, atâta timp cât speciile introduse îi sunt favorabile. Acesta este cazul cultivării de văgărețe, fasole etc. Într-un astfel de ecosistem, acoperirile de vegetație vor oferi o gazdă pentru MAC în toamnă și primăvara devreme, timp în care își pot pierde viabilitatea. Miceliul fungic va forma o rețea subterană care interconectează rădăcinile plantelor între ele, permițând astfel un schimb direct între ele. Acest lucru arată importanța integrității miceliului fungic pentru sănătatea plantelor și este evident că lucrarea la sol poate distruge această rețea micelială, reducând în continuare serviciile ecosistemice furnizate.

Efectele benefice ale AMC contribuie la multe servicii ecosistemice cruciale pentru sustenabilitatea agroecosistemelor. Din aceste motive, CMA sunt actori cheie în formularea biofertilizatorilor pentru dezvoltarea unei agriculturi durabile. Astfel, favorizarea comunităților specifice de ciuperci micorizale ar putea reprezenta o contribuție importantă la un sistem de cultură care să garanteze o absorbție eficientă a apei și a nutrienților. Deși micorizele au făcut obiectul a numeroase studii, rămâne o lipsă de cunoștințe aprofundate în rândul fermierilor. La fel, potențialitățile oferite cu adevărat de simbioza micorizică în condițiile de creștere a câmpului și factorii de mediu și culturali care o influențează necesită încă multă atenție.

Acest articol este publicat ca parte a Fête de la science 2020 (în perioada 2 - 12 octombrie 2020 în Franța metropolitană și în perioada 6-16 noiembrie în Corsica, peste mări și la nivel internațional) la care The Conversation France este partener. Tema acestei noi ediții este: „Natura Planetei”. Găsiți toate evenimentele din regiunea dvs. pe site-ul web Fetedelascience.fr.

Babacar THIOYE, profesor-cercetător în agroecologie - simbioză micorizică - ecologie microbiană a solului, Unitatea de cercetare AGHYLE, UniLaSalle; Marc LEGRAS, director de formare - UniLaSalle, UniLaSalle și Marie-Pierre Brouillard, Științe vegetale, UniLaSalle

Acest articol este republicat din Conversație sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.