Screening des diazotrophes non symbiotiques associés aux plantes des zones salines de l'ouest algerien:effet phyto-stimulateur sur la croissance du blé dur

Abstract

Résumé Les bactéries promotrices de la croissance des plantes (PGPR) représentent une partie des rhizobactéries qui ont la capacité de favoriser la croissance des plantes et peuvent améliorer la performance et la tolérance des plantes lors des stress environnementaux. Dans ce travail, nous avons étudié le potentiel des bactéries diazotrophes non symbiotique sur la croissance du blé dur cultivé sous stress salin. Un ensemble de 296 rhizobactéries ont été isolées à partir des rhizosphères du blé cultivé dans des sols salins (dans les périmètres de la Mina et du bas-Chéliff, wilaya de Relizane à l’ouest d’Algérien). Tous les isolats ont été testés pour évaluer leur production d'acide indole acétique (IAA), la solubilisation du phosphate, la production des sidérophores, du cyanure d'hydrogène (HCN) et de l'ammoniac. Seulement 35 isolats ayant des multiples caractères PGP, ont été retenus et évalués pour la recherche de l’activité de l’ACC désaminase et l'activité de réduction de l’acétylène (ARA). L’analyse des séquences d'ADNr 16S de ces isolats a permet de les classer aux sept genres bactériens : Bacillus, Sténotrophomonas, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Pseudomonas et Raoultella. Sur la base des activités PGP, cinq isolats performants (NHA15, MHC54, NHA78, NMB8 et NMA27) ont été sélectionnés pour évaluer leur potentiel d'amélioration de la croissance des plants de blé dur cultivés dans des conditions salines. Leur croissance en bouillon nutritif à des concentrations de sel allant de 0 à 500 mM révèle une tolérance jusqu’à 500mM avec des taux de croissance élevés entre 200 et 300 mM du NaCl. Une diminution de la quantité de phosphate solubilisé a été enregistrée au-delà du 400mM et une diminution des quantités d’AIA ont été obtenus au-delà de 200mM. Les isolats ont été utilisés pour inoculer les plantules de blé cultivées dans des sols stérilisés dans les différentes conditions de salinité (0, 100 et 200 mM). Dans les expériences en pots, l’inoculation par les isolats a amélioré l'exclusion des ions Na+ et l'absorption des ions K+ dans le blé ainsi que le contenu en chlorophylle a été aussi amélioré. La concentration de proline dans les feuilles a été augmentée par la salinité mais diminuée après l’inoculation bactérienne. Les résultats obtenus montrent que les isolats sélectionnés ont relativement atténué le stress salin dans le blé, probablement grâce à l'intégration de plusieurs mécanismes. Par conséquent, l'utilisation de bactéries favorisant la croissance des plantes, fixant l'azote et tolérant le sel peut présenter une approche biotechnologique importante pour diminuer l'impact de la salinité sur la croissance et le rendement des cultures. Mots clé : AIA, ARA , diazotrophe, PGPR, sidérophores, Solubilisation du phosphate, stress salin. Abstract Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) represent a group of rhizobacteria having the ability to promote plant growth and to improve performance and tolerance of plants under environmental stress. In the presented work, we studied the potential of non-symbiotic diazotrophic bacteria on the growth of wheat grown in salt stressed soil. A total of 296 rhizobacteria were isolated from the rhizosphere of wheat grown in saline soils (in the plain of Mina and low-Chéliff, wilaya of Relizane in western Algeria). All isolates were tested to evaluate their production of indole acetic acid (IAA), phosphate solubilization, siderophore , hydrogen cyanide (HCN) and ammonia production. Only 35 isolates showing multiple PGP traits were retained and evaluated for ACC déaminase activity and acetylene reduction assay (ARA). 16S rDNA-based analysis resulted in the classification of isolates into seven bacterial genera: Bacillus, Stenotrophomonas, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Pseudomonas and Raoultella. Basis on their PGP traits, five high performing isolates (NHA15, MHC54, NHA78, NMB8 and NMA27) were selected to test their growth enhancement potential in wheat under saline conditions. Their growth in nutrient broth at salt concentrations ranging from 0 to 500 mM reveals a tolerance to up 500 mM with high growth levels between 200 and 300 mM of NaCl. Decrease in amounts of solubilized phosphate and AIA production was obtained beyond 400 mM and above 200 mM respectively. The isolates were used to inoculate wheat seedlings grown in sterilized soils under different salinity conditions (0, 100 and 200 mM). In pot experiments, inoculation by isolates improved Na+ exclusion and K+ uptake in wheat and chlorophyll content was also enhanced. The concentration of proline in the leaves was increased by salinity; however it was decreased by bacterial inoculation. The results show that the selected isolates relatively alleviated the saline stress in wheat, likely through the integration of several mechanisms that improve the plant response. Hence, the use of nitrogen-fixing plant growth-promoting bacteria and tolerating salt may represent an important biotechnological approach to decrease the impact of salinity on crop growth and yield. Key words: IAA, ARA, diazotrophe, PGPR, siderophores, phosphate solubilisation, saline stress.

الملخص تمثل البكتريا المحفزة لنمو النباتات (PGPR) جزءا من البكتيريا الجذرية التي لديها القدرة على تحسين نمو النبات و منحه كفاءة التحمل اللازمة عند تعرّضه لظروف الإجهاد البيئي. تناول هذا العمل دراسة مدى قدرة البكتيريا المثبتة للأزوت لا تكافليا على نمو القمح الصلب في ظروف الإجهاد الملحي. تمّ عزل ما مجموعه 296 عزلة من البكتيريا من المنطقة التي تحيط بجذور نبات القمح المزروع في تربة ملحية و ذلك على مستوى سهل مينا و الشلف الأدنى بولاية غليزان (غرب الجزائر).تم تقييم كل العزلات المستعملة من أجل إنتاج حمض الإندول الخليك (AIA)، و قدرتها على إذابة الفوسفات و كذا إنتاج كل من: Sidérophores و سيانيد الهيدروجين (HCN) و الأمونيا. اختيرت 35 من مجموع العزلات المدروسة و التي أظهرت صفات متعددة لتعزيز نمو النبات بحيث تمّ اختبار قدرتها على إنتاج إنزيمACC désaminase و قوة اختزالها للأسيتيلين. أدّى استخدام التحليل التسلسلي للحمض النووي (ADNr 16S) إلى تصنيف السلالات المعزولة إلى الأجناس البكتيرية السبعة التالية : Bacillus, Sténotrophomonas, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Pseudomonas, Raoultella لقد تمّ اختيار خمسة عزلات (NHA15, MHC54, NHA78, NMB8, NMA27) من أجل اختبار قدرتها على تحفيز نمو نبات القمح الصلب المعرّض للظروف الملحية، كما أبدت هذه العزلات النامية في وسط من المرق المغذي المزوّد بتراكيز ملحية تتراوح بين 0 إلى 500 ميلي مولر قدرة جيّدة على تحمّل الملوحة، اتضح ذلك من خلال زيادة النمو المسجلة عند التركيزين: 200 و 300 ميلي مولر مع انخفاض في كمية الفوسفات المنحلّة عند التراكيز الأكثر من 400 ميلي مولر و كذا نقص في كميات حمض أندول الخليك المنتجة عند التراكيز التي تفوق 200 ميلي مولر. تمّ استخدام العزلات البكتيرية التي اختيرت لأجل تلقيح نبتات القمح المزروعة في تربة بعد تعقيمها أضيف إليها ملح كلوريد الصوديوم بتراكيز (0 ، 100 ، 200 ميلي مولر).في تجارب أجريت على نبات القمح المزروع في الأصص، و بعد التلقيح بالعزلات البكتيرية، اتضح أن هذه الأخيرة أمكنها المساهمة في إبعاد عنصر الصوديوم و امتصاص عنصر البوتاسيوم و زيادة محسوسة في محتوى الكلوروفيل أما عن محتوى البرولين في الأوراق، فإن مستوى الزيادة فيه كان واضحا تحت تأثيرات الملوحة، إلا أن التلقيح بالعزلات البكتيرية أدى إلى الانخفاض في محتوى البرولين. وأظهرت النتائج المتحصل عليها أن العزلات البكتيرية التي تم اختيارها ساهمت نسبيا في الحد من الآثار الناجمة عن الإجهاد الملحي على نبات القمح. و عليه، يمكن استخلاص أن استعمال البكتيريا المحسنة لنمو النبات و التي لها إمكانية تثبيت الأزوت و تحمل ظروف الملوحة يمكن أن تقدم لنا مقاربة تقنية حيوية مهمة و التي تتجلى في الحد من تأثيرات الملوحة على المحاصيل الزراعية. الكلمات المفتاحية :, ARA, حمض أندول الخليك diazotrophe, ,PGPR, sidérophores,اذابة الفوسفات ، االاجهاد الملحي.