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Role of bacterial siderophores in the biogeochemical process controlling the mobility of copper in vineyard soils and its transfer to the plant
L'utilisation continue de fongicides à base de cuivre entraine l'augmentation de la concentration totale en cuivre dans la plupart des horizons superficielles des vignobles. Cela peut présenter un risque de contamination car les résidus de cuivre s'accumulent dans les sols et restent...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , , , |
|---|---|
| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Role of bacterial siderophores in the biogeochemical process controlling the mobility of copper in vineyard soils and its transfer to the plant / Sitraka Randriamamonjy; sous la direction de Thierry Lebeau et de Aurélia Mouret et de Jean-Yves Cornu |
| Publié : |
2021 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Environnement : Nantes : 2021 |
| Sujets : |
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| 200 | 1 | |a Role of bacterial siderophores in the biogeochemical process controlling the mobility of copper in vineyard soils and its transfer to the plant |f Sitraka Randriamamonjy |g sous la direction de Thierry Lebeau et de Aurélia Mouret et de Jean-Yves Cornu | |
| 214 | 1 | |d 2021 | |
| 230 | |a Données textuelles | ||
| 304 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
| 314 | |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes) | ||
| 314 | |a Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de Planétologie et Géosciences (Nantes) (Laboratoire) | ||
| 314 | |a Autre(s) contribution(s) : Leïla Tirichine Delacour (Président du jury) ; Mikaël Motelica-Heino, Valérie Geoffroy (Membre(s) du jury) ; Emile Benizri, Cécile Quantin (Rapporteur(s)) | ||
| 328 | 0 | |b Thèse de doctorat |c Environnement |e Nantes |d 2021 | |
| 330 | |a L'utilisation continue de fongicides à base de cuivre entraine l'augmentation de la concentration totale en cuivre dans la plupart des horizons superficielles des vignobles. Cela peut présenter un risque de contamination car les résidus de cuivre s'accumulent dans les sols et restent longtemps dans les écosystèmes après l'application. Afin de réduire la charge en cuivre dans les sols viticoles, la phytoextraction assistée par des bactéries productrices de sidérophores semble être la méthode la plus appropriée. Dans ce travail, avant de pouvoir valider cette hypothèse, il est important de comprendre le potentiel de la pyoverdine (sidérophore bactérien) et l'efficacité des bactéries qui la produisent sur la mobilité et la phyto-disponibilité du cuivre ainsi que leur effet sur la croissance des plantes. La pyoverdine (Pvd) a donc été fournie à une collection de sols viticoles et les résultats ont démontré qu'elle a systématiquement augmenté la mobilité du Cu dans tous les sols et réduit la concentration de Cu2+. D'après ces résultats, l'amélioration de la phyto-disponibilité du cuivre par la pyoverdine n'était vraie que si le complexe Cu-Pvd participait à l'absorption du cuivre par la plante. Ce qui a été démontré par une expérience de solution tamponnée par des ligands, où, à la même activité de cuivre libre, l'absorption de Cu par le tournesol était plus élevée en solution ajoutée de complexe Cu-Pvd qu'en absence. Les résultats suggèrent que cette contribution est apportée par l'augmentation du flux de diffusion vers la racine avec une possible dissociation du complexe autour de la zone racinaire, conduisant ainsi à une meilleure absorption du Cu par le tournesol. Sachant que la pyoverdine a le potentiel d'augmenter la phytodisponibilité du cuivre, nous avons également testé dans quelle mesure les activités d'une bactérie productrice de sidérophores pourraient affecter la mobilité et la phytodisponibilité du cuivre dans les sols viticoles et en présence de la plante. Ce qui a été possible en utilisant les méthodes 2D DET et 2D DGT qui ont permis de mettre en évidence la répartition des activités de mobilisation de Pseudomonas fluorescens dans la rhizosphère de Helianthus annuus. Cette expérience a montré que la zone de mobilisation de P. fluorescens était différente selon les sols du vignoble (non Carbonatés vs. Carbonatés), ce qui pourrait expliquer pourquoi seuls les tournesols cultivés sur le sol carbonaté inoculé présentaient une différence significative dans la concentration de Cu accumulée dans les parties aériennes. Il a également été démontré que le sidérophore joue un rôle partiel dans la mobilisation des éléments dans la rhizosphère du tournesol, ce qui suggère d'autres processus impliqués par P. fluorescens. Dans la dernière expérience, nous n'avons pas testé directement une phytoextraction assistée par bioaugmentation in situ, car nous avons jugé nécessaire d'étudier d'abord la distribution 2D de la mobilité, de la phytodisponibilité et de la concentration totale de Cu dans un sol viticole non perturbé et planté avec du blé vs tournesol, ainsi que la diversité microbienne qui peut s y trouver. | ||
| 330 | |a The continuous use of copper-based fungicide has led to the increase of total concentration of copper in most vineyards topsoil. This may present a risk of contamination because Cu residues accumulate in soils and remain in ecosystems for a long time after application. In order to reduce the copper load in vineyards soils, phytoextraction assisted by siderophore-producing bacteria seems to be the most appropriate method. In this work, before being able to validate this hypothesis, it is important to understand the potential of pyoverdine (bacterial siderophore) and the effectiveness of the bacteria that produces it on copper mobility and phytoavailability as well as their effect on plant growth. Pyoverdine (Pvd) was therefore supplied to a collection of vineyard soils and results demonstrated that it s has systematically increased the mobility of Cu in all soils and reduce Cu2+ concentration. From these results, the improvement of copper phytoavailability by pyoverdine was only true if the Cu-Pvd complex participated to copper uptake by plant. Which was demonstrated from a ligands-buffered solution experiment, where at the same free-copper activity, Cu uptake by sunflower was higher in solution added of Cu-Pvd complex than in absence. The results suggested that this contribution is made by increasing the diffusion flux towards the root with a possible dissociation of the complex around the root zone, thus leading to a better absorption of Cu by sunflower. Knowing that pyoverdine has the potential in increasing copper phytoavailability, we also tested to what extend the activities of a siderophore-producing bacteria could affect copper mobility and phytoavailability in vineyard soils and in presence of plant. Which was possible by using 2D DET and 2D DGT methods that permitted to highlight the distribution of the mobilization activities of Pseudomonas fluorescens in the rhizosphere of Helianthus annuus. This experience showed that the zone of mobilization of P. fluorescens was different according to the vineyard soils (non-carbonated vs. carbonated), which could explain why only sunflowers grown on the inoculated carbonated soil showed a significant difference in the concentration of Cu accumulated in the aerial parts. It has also been shown that siderophore plays a partial role in the mobilization of elements in the sunflower rhizosphere, suggesting other processes involved by P. fluorescens. In the last experiment we did not directly test an in situ bioaugmentation-assisted phytoextraction because we considered it necessary to first investigate the 2D distribution of mobility, phytoavailability and total concentration of Cu in an undisturbed and planted vineyard soil with wheat and sunflower, as well as the microbial diversity that may be present there | ||
| 337 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
| 541 | | | |a Rôle des siderophores bactériens dans les processus biogéochimiques contrôlant la mobilité des métaux dans le sol et leur transfert vers la plante |z fre | |
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