Soutenance mémoire
Le niébé (Vigna unguiculata (L.) Walp.) (Planche 1) constitue la première légumineuse alimentaire dans les systèmes de cultures à base de céréales-légumineuses des populations vivant dans les régions déshéritées du Sahel (Padulosi et Ng, 1997) , Sur l’échelle mondiale, par contre, c’est une culture mineure avec, en général, des faibles rendements en graines. Ceux-ci sont de 25-50 % inférieurs aux rendements obtenus par certains systèmes plus performants de production, comme le haricot (Padulosi et Ng, 1997). Au Sénégal, les superficies de culture du niébé couvrent, en moyenne, 146 464 ha/an pour une production totale de 47 290 t (soit 323 kg/ha) en 2000-2001 (Cissé, communication personnelle). La faiblesse des rendements est due à la pauvreté des sols, en particulier en azote, et aux contraintes environnementales, au premier rang desquelles la sécheresse. Ces contraintes entrainent des risques concomitants et persistants d’érosion du rendement.
Par rapport à d’autres plantes, le niébé est avantagé vis-à-vis de la carence des sols en azote. En effet, Vigna unguiculata est une légumineuse, capable de vivre en symbiose avec des bactéries du sol, communément appelées sous le terme générique rhizobiums. Cette symbiose se manifeste par la formation d’un organe particulier, la nodosité (ou nodule), au sein duquel le rhizobium est capable de fixer l’azote atmosphérique, c’est-à-dire de transformer l’azote moléculaire en azote combiné utilisable par les plantes, permettant une meilleure nutrition azotée. La fixation biologique de l’azote par les légumineuses est un processus naturel très répandu, responsable d’une majeure partie des entrées d’azote dans les écosystèmes terrestres. L’efficacité de la symbiose n’est pas toujours optimale, et il a été proposé avec succès depuis de très nombreuses années d’améliorer l’impact des rhizobiums sur le développement de la plante-hôte en pratiquant l’inoculation, c’est à dire l’apport en masse de bactéries sélectionnées. Concernant le niébé, des essais d’inoculation pratiqués en plein champ n’ont pas permis d’améliorer les rendements (Gueye, 1982). Des recherches récentes sur d’autres espèces de légumineuses ont montré une grande diversité des rhizobiums dans les sols tropicaux (Dreyfus et al., 1988 ; Zhang et al., 1991 ; de Lajudie et al., 1994, 1998a, 1998b ; Diouf et al., 2000 ; Dupuy et al., 1994 ; Samba et al., 1999 ; Ba et al., 2002 ; Sylla et al., 2002). Par contre peu d’informations existent sur la diversité des rhizobiums nodulant le niébé dans les sols sahéliens. Or il apparaît indispensable d’avoir une bonne connaissance de la base génétique naturelle sur laquelle peut s’appuyer la sélection des souches de rhizobiums les plus performantes.
Par ailleurs le niébé est particulièrement adapté dans les régions à faibles pluviométries. Cependant, au Sénégal la sécheresse constitue la cause principale de l’instabilité de ses rendements et de sa faible production, car plus de 90 % des superficies cultivées en niébé sont concentrées dans le Nord et le Centre Nord du pays, régions les plus sèches du pays. Environ 93 % des superficies cultivées en niébé sont concentrées dans la région de Louga (48 %), Diourbel (25 %) et Thiès (20 %) .
DIVERSITE DES RHIZOBIUMS NODULANT LE NIEBE (VIGNA UNGUICULATA (L.) WALP.) DANS LES SOLS DU SENEGAL
Les populations de rhizobiums indigènes d’un sol peuvent affecter le potentiel de fixation d’azote des légumineuses. Le nombre de rhizobiums dans le sol peut être insuffisant pour une nodulation appropriée. De plus, l’efficience de la population native à fixer l’azote en symbiose peut être insuffisante pour satisfaire les besoins en azote de la plante hôte.
Il est possible de remédier à ces contraintes par l’inoculation de souches de rhizobiums sélectionnées pour leur grande efficience et leur capacité d’adaptation aux conditions environnementales. La survie et la capacité à noduler dépendent de la réponse ou de l’adaptation de chaque souche aux facteurs biotiques et abiotiques (Singleton et Tavares, 1986 ; Thies et al., 1992). Singleton et Tavares (1986), Thies et al. (1992) ont rapporté que l’abondance de la population indigène de rhizobiums a une influence directe sur le succès de la nodulation des légumineuses et sur la réponse à l’inoculation par des souches introduites. Ainsi, la compétitivité des souches indigènes serait une barrière potentielle à l’occupation des nodosités et à la naturalisation dans les sols des souches inoculées. Il est donc essentiel de connaître la diversité des rhizobiums indigènes afin d’estimer les chances de succès de l’inoculation des souches sélectionnées.
Par ailleurs, les populations indigènes de rhizobiums représentent une réserve potentielle de souches déjà adaptées aux conditions environnementales spécifiques (Aurag et al., 1995; Mpepereki et al., 1997). Thies et al. (1991) ont noté que sur tous les sites étudiés sur l’île de Maui (Hawaii), les souches indigènes isolées à partir de nodules de niébé étaient très efficientes. Hunt et al. (1988) ont trouvé que certains rhizobiums natifs de B. japonicum étaient plus infectifs et efficients en symbiose avec le niébé en conditions de déficit hydrique que les souches introduites à partir d’inoculums de commerce. Des études approfondies sont indispensables pour comprendre le fonctionnement des populations naturelles dans des conditions environnementales variées, telles que celles rencontrées dans les zones arides sub sahariennes. Cette connaissance est nécessaire pour orienter la pratique de l’inoculation : choix des souches, estimation de la survie des souches inoculées et bénéfices de l’inoculation.
Les plants de niébé cultivés et sauvages ont été fréquemment trouvés naturellement nodulés dans divers sols et zones géographiques. Aujourd’hui le groupe cowpea, ou « miscellany », est une large collection d’espèces tropicales et subtropicales de bactéries à croissance lente, connues comme cowpea-type rhizobiums (Allen et Allen, 1981).
La récente classification taxonomique décrit les rhizobiums appartenant à quatre différentes branches de la sous-classe a des Proteobacteria : les genres Mesorhizobium-Sinorhizobium Rhizobium, le genre Bradyrhizobium, le genre Azorhizobium, le genre Methylobacterium et à une branche de la sous-classe f3 des Proteobacteria comprenant le genre Burkholderia (Moulin et al., 2001 ; Sy et al., 2001). Jusqu’aux années 1980, toutes les bactéries symbiotiques fixatrices d’azote nodulant les légumineuses ont été classées dans un seul genre Rhizobium, composé de six espèces: R. leguminosarum, R. meliloti, R. trifolii, R. phaseolii, R. lupini et R. japonicum. Cette classification était basée sur le concept de groupes d’inoculations croisées définis comme l’ensemble de plantes hôtesnodulées par les mêmes souches. Quand il a été reconnu que le spectre d’hôtes n’était pas un seul critère pour la classification, les espèces de Rhizobium ont été classées à nouveau dans deux genres, le genre Rhizobium revu, et le nouveau genre Bradyrhizobium.
Le genre Bradyrhizobium a été créé afin de grouper des bactéries à croissance lente (temps de génération supérieur à 6 heures) et non acido-productrices faisant partie du genre Rhizobium (Frank 1889), capables de fixer de l’azote et de former des nodules chez les légumineuses (Jordan, 1982). Ce genre contenait initialement une espèce, Bradyrhizobium japonicum, dont les souches ont été isolées à partir de nodules de plantes de l’espèce Glycine max. Des isolats d’autres plantes ont été inclus dans le genre, mais sans statut d’espèces formelles (Dupuy et al., 1994 ; Barrera et al., 1997 ; Vinuesa et al., 1998 ; Doignon-Bourcier et al., 1999 ; Molouba et al., 1999 ; Zhang et al., 1999). Ils ont été nommés comme Bradyrhizobium sp. avec la plante hôte souvent citée entre parenthèses (Tableau 1). Hollis et al. (1981) ont décrit trois groupes parmi les souches de Rhizobium japonicum, sur la base d’hybridations ADN-ADN. Les groupes 1 et la correspondaient à l’espèce B. japonicum. Le groupe Il représentait une espèce différente des deux autres sur la base des caractères génotypiques et phénotypiques. Elle a été proposée ultérieurement comme Bradyrhizobium elkanii (Kuykendal et Saxena, 1992). Une troisième espèce, Bradyrhizobium liaoningense, a été proposée par Xu et al. (1995) pour des isolats de nodules des plantes du genre Glycine étant à croissance extrêmement lente (temps de génération est entre 16 et 24 heures). Et enfin, tout récemment, une quatrième espèce, Bradyrhizobium yuanmingense a été décrite par Yao et al. (2002). Elle regroupe certaines souches isolées à partir de nodules des légumineuses du genre Lespedeza en Chine. Ces souches sont très différentes de celles appartenant aux espèces dégà reconnues de Bradyrhizobium. En complément à la subdivision des espèces, des groupes sérologiques ont été décrit parmi des symbiotes de Glycine max (Date et Decker, 1965) .
|
Table des matières
I. INTRODUCTION
II. MATERIELS ET METHODES
II. 1 OBTENTION DES NODULES
1/. 1. 1 Récolte dans une station experimentale en conditions hydriques contrastées
1/. 1. 2 Récolte dans des zones principales de culture de niébé en milieu paysan
1/. 1. 3 Récolte en serre sur des plantes cultivées sous différentes conditions hydriques
II. 2 TRAITEMENT DES NODULES
II. 3 EXTRACTION D’ADN À PARTIR DE BROYATS DE NODULES
II. 4 ANALYSE GÉNÉTIQUE PAR PCR-RFLP
11. 4. 1 Amplification
1/. 4. 2 Analyse du polymorphisme des fragments de restriction
II. 5 ISOLEMENT ET CULTURE DES SOUCHES
1/. 5. 1 A partir des nodules récoltés in situ
1/. 5. 2 A partir des nodules obtenus sur des plants inoculées avec des suspensions de sols
1/. 5. 3 Culture des bactéries
II. 6 EXTRACTION DE L’ADN DE SOUCHES PURES
II. 7 ANALYSE GÉNÉTIQUE PAR SÉQUENÇAGE
II. 8 ANALYSE DE LA DIVERSITÉ
II. 9 TEST D’INFECTIVITÉ DES PLANTES EN TUBES AU LABORATOIRE
III. RESULTATS
III. 1 DIVERSITÉ DES POPULATION DE BRADYRHIZOBIUM INDIGÈNES NODULANT LE NIÉBÉ EN CONDITIONS HYDRIQUES CONTRASTÉES CONTR6LÉES AU CHAMP
111. 1. 1 Analyse du polymorphisme des fragments de restriction de l’IG5 de l’ADNr 165-235
1I1. 1. 2 Isolement des souches
1Il. 1.3 Analyse des séquences de l’ADNr 165
111. 1.4 Analyse des séquences de l’lG5 de l’ADNr 165-235
DIVERSITÉ DES POPULATIONS DE BRADYRHIZOBlUM INDIGÈNES NODULANT LE NIÉBÉ DANS LES SOLS DU SÉNÉGAL
111.2. 1 Analyse du polymorphisme des fragments de restriction de l’lG5 de l’ADNr 165-235
111. 2. 2 Analyse des séquences de l’IG5 de l’ADNr 165-235
111. 2. 3 Relations entre les caractéristiques physico-chimiques des sols et la diversité génétique des rhizobiums
III. 3 DIVERSITÉ DES POPULATIONS DE BRADYRHlZOBIUM INDIGÈNES NODULANT LE NIÉBÉ EN CONDITIONS CONTRÔLÉES DU STRESS HYDRIQUES EN SERRE
III. 3. 1 Détermination du niveau du stress hydrique maximal permettant la survie de la plante
III. 3. 2 Analyse du polymorphisme des fragments de restriction de l’lGS de l’ADNr 16S-23S
IV. DISCUSSION
V. CONCLUSION
