Rôle des champignons MA dans la nutrition hydrominérale des plantes

Rôle dans l’alimentation hydrique

Les champignons jouent un rôle déterminant dans l’amélioration de l’alimentation hydrique et dans la résistance au déficit hydrique des plantes. Cependant les mécanismes intervenant dans la nutrition hydrique des plantes par les champignons MA ne sont pas bien élucidés. Une réduction importante de la résistance au transport de l’eau dans les racines colonisées est souvent observée. Chez le soja par exemple Safir et al. (1971 ; 1972) ont montré une diminution de 40% de la résistance des racines au flux hydrique. Une valeur de 75% est obtenue avec les racines mycorhizée de l’oignon (Hardile et Leyton, 1981). En outre, une augmentation de la tolérance au stress hydrique chez l’oignon a été notée par Nelsen et Safir (1982).

Rôle dans la nutrition phosphatée

Les plantes carencées en P ont une croissance ralentie; le développement des racines et la densité des populations est réduite; la floraison et la maturation sont retardées.
Le phosphore est connu comme étant un minéral peu mobile dans le sol. Cette situation induit par conséquent une carence fréquente en phosphore des plantes.
Par l’utilisation de technique comme les marqueurs isotopiques, Bowen et Théodorou (1967) sont arrivés à la conclusion que les champignons mycorhiziens associés à Pinus radiata absorbent une plus grande quantité de phosphore. Plus tard d’autres auteurs trouvèrent des résultats similaires chez les endomycorhizes. C’est ainsi que les travaux de Bowen et al. (1975) chez Trifolium subterium ont montré que les racines fortement mycorhizées accumulent plus de phosphore que les racines non mycorhizées ou faiblement infectées. Chez l’oignon Sanders et Tinker (1973) ont trouvé que le flux de phosphore était de 3 à 4 fois plus élevé dans les racines colonisées à 50% par Glomus spp.
L’augmentation de l’absorption de phosphore dans les plantes infectées par les mycorhizes à vésicules et arbuscules semble être facilitée par les hyphes fongiques qui explorent un plus grand volume de sol afin de trouver du phosphore et rencontrer ainsi un plus grand nombre de sources ponctuelles, par les champignons qui solubilisent les minéraux phosphatés peu solubles et par les racines mycorhizées qui améliorent le taux d’absorption de phosphore, en augmentant le gradient de diffusion et en épuisant le phosphore jusqu’à des concentrations inférieures à ce que peuvent faire les racines non mycorhizées et en augmentant le transfert de phosphore entre racines vivantes et des racines mortes vers les racines vivantes (Bolan et Robson, 1987, Sylvia, 1992, Frossard et al., 1995, Lange Ness et Vlek, 2000, Brundrett, 2002). Les taux de transport de phosphore des racines mycorhizées sont 2 à 6 fois supérieurs à ceux des racines non mycorhizées (Jones et al., 1998).
Plusieurs travaux montrèrent une corrélation positive entre un taux de mycorhization élevé et une sécrétion importante de phosphatase acide dans la rhizosphère des plantes colonisées. Par hydrolyse des composés organiques phosphorylés, les champignons mycorhiziens libèrent ainsi le phosphore assimilable. Chez l’Eucalyptus, Lapeyrie et al. (1990) révèlent ainsi une activité phosphatasiques quatre jours après inoculation.

Les champignons mycorhiziens et la nutrition azotée des plantes

L’amélioration de la nutrition azotée des plantes par les champignons est de plus en plus connue. Les mycéliums des champignons absorbent l’azote sous forme d’ions ammonium qui est assimilé sous forme de glutamine (Carrodus, 1967).
Chez les Légumineuses, les champignons mycorhiziens exercent un rôle significatif en synergie avec les bactéries rhizobiennes dans la fixation de l’azote atmosphérique.
Beaucoup de travaux ont ainsi montré une bonne assimilation des oligoéléments tel que l’Azote chez les plantes mycorhizées (Cooper et Tinker, 1978 ; Strullu et al., 1981 ; Francis et al., 1986 ; Declerck et al., 1994).
Un avantage nouvel attribué au mycorhize est le transfert de nutriments azotés d’une plante donneuse le soja à une plante receveuse le maïs (Ames et al., 1983 ; Bethlenfalway et al., 1991 ; Frey and Schuepp, 1992). Ainsi des expérimentations effectuées avec divers éléments (N, K, P) marqués ont montré que ce transfert est possible grâce à un gradient existant entre les hyphes enchevêtrés appartenant aux deux plantes (Tomm et al., 1994) et que grâce à ce phénomène est né un mécanisme lié aux MA qui favorise une disponibilité de l’azote pour la plante receveuse ici le maïs (Ames et al., 1984 ; Hamel et al., 1991 ; Ibidjen et al., 1996).

Les champignons MA et la protection phytosanitaire des plantes

Beaucoup d’études ont montré l’effet protecteur des champignons mycorhiziensarbusculaires vis-à-vis des plantes contre certains microorganismes pathogènes. En effet les champignons arbusculaires ont la particularité de réduire considérablement les populations de microorganismes associées à la rhizosphère de la plante et par
conséquent leur influence sur le développement de la plante. Cette réduction peut être liée à une modification de l’exsudation racinaire par les champignons symbiotiques entraînant une insensibilité de la plante à l’égard des microorganismes pathogènes. Ainsi beaucoup d’auteurs ont montré une amélioration chez des plantes mycorhizées (Schönebeck, 1979 ; Dehne, 1982 ; Garcia et Garrido et Ocampo, 1987) face aux maladies causées par Phytophtora spp. agent de pourritures racinaires. Chez Cassia tora et Albizzia procera par exemple Chakravarty et Mishra (1986) ont démontré que l’association avec Glomus fasciculatum et G. tenuis a permis une réduction nette des populations de Fusarium oxysporum agent de flétrissement racinaire. D’autres travaux menés ont montré également une réduction significative des maladies causées par Meloidogyne spp. nématode phytoparasite. En effet les travaux de Sikora et Schonbeck (1975) sur différentes plantes cultivées comme le tabac, la tomate, la carotte et l’avoine attestent qu’une association avec Glomus mosseae atténuent considérablement l’effet de Meloidogyne incognita. En outre les développements larvaires sont également réduits (Schonbek, 1979).
Bien que la symbiose mycorhizienne peut dans certain cas aggraver la maladie comme certaines viroses et les maladies liées à la partie aérienne des plantes, il est établit que les mycorhizes à vésicules et arbuscules jouent un rôle important dans la protection phytosanitaire des plantes à l’égard de certaines populations pathogènes.

Avantages et bénéfices des champignons mycorhiziens en agriculture

Il est établit que la majorité des plantes cultivées servant à l’alimentation humaine et animale, sont mycorhizées, on peut envisager d’exploiter cette symbiose au profit de l’agriculture en sélectionnant les meilleurs couples plante-champignon (Abbott & Robson, 1991). Il devient ainsi possible de favoriser des systèmes culturaux plus sains, de réduire l’usage d’intrants chimiques (pesticides, fertilisants) tout en assurant la rentabilité des cultures et la qualité de l’environnement.
L’amélioration de la productivité des plantes par les champignons endomycorhiziens a été largement étudiée et démontrée. L’association des plantes avec les champignons MA confère à ces dernières une meilleure absorption de l’eau et des éléments nutritifs (Smith et Gianinazzi-Pearson, 1988), une protection contre certaines maladies (Dehne, 1982; St-Arnaud et al. 1995, un maintien au déficit hydrique et à d’autres stress environnementaux comme le froid, la salinité et la pollution (Sylvia et William, 1992, Subramanian et al. 1995 ; Charest et al. 1993; Paradis et al. 1995 ; Davis ;Young, 1985 ; Leyval et al. 1994; Shetty et al. 1995) ; à une stabilisation et à une amélioration du potentiel agricole des sols par formation d’agrégats (Bethlenfalvay, 1992a ; Miller et Jastrow, 1992).
En outre une gestion appropriée des mycorhizes en agriculture permet une réduction substantielle de l’apport d’intrants chimiques réduisant ainsi le degré de pollution des eaux de surface, les travaux d’entretien et d’exploitation, les coûts de production tout en maintenant les rendements à leur meilleur. Le maintien et le développement d’une banque de souches de haute qualité vise à soutenir et accélérer l’implantation des mycorhizes comme agents biofertilisants dans les activités agricoles et contribuer ainsi au développement d’un environnement sain et durable. Les avantages et bénéfices relatifs à l’adoption des mycorhizes en milieu agricole permettent de mieux visualiser toute l’ampleur du phénomène au niveau végétal et par ricochet l’impact de son adoption à long terme sur la qualité de vie.
Ces avantages et bénéfices sont mentionnés dans le tableau 3.
L’association mycorhizienne et son influence sur l’absorption des éléments minéraux et sur la croissance est peu étudiée dans le cas du sésame (Selvaraj et Subramanian, 1988 ; Vijayalkshmi et Rao, 1988 ; Sulochana et al., 1989 ;Shukla et Vanjare,1992). Cependant les ces travaux montrent tous une augmentation de la croissance avec une amélioration de la nutrition hydrominérale chez le sésame.
L’inoculation avec G. fasciculatum a permis d’obtenir une augmentation significative de la biomasse de plantes de sésame cultivées en pots sur sol stérile et à une importante infection mycorhizienne des racines (Selvaraj et Subramanian, 1990). En outre une production importante de phénols est observée dans les racines mycorhizées sur sol non stérile synonyme de résistance aux pathogènes.
La mycorhization de variétés de sésame avec des souches de champignons mycorhiziens arbusculaires a permis à Sulochana et al., (1989) de sélectionner des couples répondant à une bonne amélioration de la croissance et à un plus grand pourcentage d’infection racinaire (Tableau 4).
Parmi les variétés testées, « Gowri » a donné les meilleures réponses avec toutes les souches de champignons. L’expérience montre que les souches G. margarita, G. monosporum et G. fasciculatum colonisent mieux les racines de sésame que les autres souches et sont plus recommandable pour les quatre variétés.

Résultats

Sampath Kumar G. et al., (2002) travaillant également sur le sésame ont montré que l’association avec différents genres de champignons mycorhiziens arbusculaires (Acaulospora, Gigaspora, Glomus, Sclerocystis et Scutellospora) a permis d’avoir une biomasse plus grande aussi bien au niveau des racines que des parties aériennes ; en plus une concentration élevée en éléments minéraux (NPK) au niveau des plants inoculés comparés aux témoins non inoculés est observée. Ces résultats sont corrélés à une importante infection mycorhizienne au niveau des plants. Cette étude démontre également que le genre Glomus est la plus infective (97%) et le genre Acaulospora la moins infective (68%).
Récemment des cultures réalisées en serre dans des pots par Anil Prakash et al. (2004) ont montré une bonne assimilation du phosphate naturel et indirectement une intense absorption de nutriments azotés avec une amélioration de la biomasse des plantes de sésame mycorhizées couplées à un apport de phosphate naturel. En effet, les résultats ont permis d’obtenir une biomasse totale chez toutes les plantes mycorhizées supérieure aux témoins non mycorhizés. Cependant, la dose de 22,55 mg/kg a permis d’avoir les meilleures valeurs et par contre avec les doses supérieures (37,5 mg/kg) une réduction importante de la biomasse totale et du nombre de capsules est observée.