Báo cáo khoa học: "Sur la mycorhization contrôlée de semis d’Eucalyptus camaldulensis Dehnardt par Gigaspora margarita Becker & Hall"

Chia sẻ: Nguyễn Minh Thắng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tuyển tập các báo cáo nghiên cứu về lâm nghiệp được đăng trên tạp chí lâm nghiệp quốc tế đề tài: "Sur la mycorhization contrôlée de semis d’Eucalyptus camaldulensis Dehnardt par Gigaspora margarita Becker & Hall...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Sur la mycorhization contrôlée de semis d’Eucalyptus camaldulensis Dehnardt par Gigaspora margarita Becker & Hall"

Article de recherche Sur lamycorhization contrôlée de semis d’Eucalyptus camaldulensis Dehnardt par Gigaspora margarita Becker & Hall K. J. Dexheimer Boudarga Laboratoire de biologie des J.E. CNR 034613, Université de ligneux, BP 239, 54506 Nancy 1, Vandc!uvre Cedex, France (reçu le 12-6-1988, accepté le 20-9-1988} Résumé &horbar; Les auteurs présentent une méthode d’endomycorhization contrôlée de jeunes semis d’Eucalyptus camaldulensis par Gigaspora margarita. La vérification en microscopie photonique et électronique des mycorhizes obtenues n’a pas fait apparaître des différences significatives avec les mycorhizes naturelles. La technique est donc précise et fiable. Bien que limitée pour la production de grandes quantités de plantes mycorhizées, elle est néanmoins intéressante pour des études théoriques. mycorhization contrôlée - mycorhizes à vésicules et arbuscules - eucalyptus - Gigaspora - morphologie - ultrastructure Summary &horbar; Controlled mycorrhization of Eucalyptus camaldulensis seddlings by Gigaspo- margarita Becker & Hall. The authors present a method for the controlled endomycorrhizafion ra of young Eucalyptus camaldulensis seedlings by Gigaspora margarita. The host plant seeds were disinfected and endophyte spores were superficially disinfected and allowed to germinate separate- ly. The plantlets and spore with a germination tube were contronted in the symbiosis medium (Crush et Hay, i977) in a large Petri dish (Fig. 1). After 36 days, light and electron microscopic exa- mination of the mycorrhizas obtained failed to show any significant differences with natural mycor- rhizas. The internal cortical cells infected by the endophyte presented a dense cytoplasm surroun- ding a well-developed arbuscule, the host plasmalemma delimiting the interface was never broken (Fig. 2). This method is therefore precise and reliable. Although of limited use for the production of large quantities of mycorrhized plants, it may be useful for theorical studies. controlled mycorrhization - vesicular arbuscular mycorhizas - eucalyptus - Gigaspora - morphofogy - fine structure Introduction coup plus rarement des ectendomyco- rhizes. A ce point de vue, le genre Euca- Suivant les espèces, les mycorhizes lyptus est particulier, puisque divers caractéristiques sont soit des ectomyco- (Khan, 1978; Malajczuk, 1981; auteurs rhizes, soit des endomycorhizes et beau- et Chilvers, 1985) ont montré Lapeyrie
qu’à l’état juvénile, les mycorhizes ce même auteur (1987) isole approche, typiques sont des endomycorhizes à vési- des vésicules du champignon et produit cules et arbuscules, ce type mycorhizien en conditions axéniques des hyphes étant ensuite progressivement remplacé capables de former des mycorhizes. Mais par des ectomycorhizes. la technique la plus couramment employée (MacDonald, 1981; Powell, En plus d’un effet positif des mycorhizes Pons et al., 1982, 1983; Pons, 1976; sur le développement de la plante hôte, il Haas et Krikun, 1985; Hepper, 1984; été montré, dans un certain nombre de a Saint-John et al., 1981; Bartschi, 1981; (Ross, 1972; Chou et Schmitthenner, cas, Mosse, 1962) consiste à isoler des 1979; 1974; Schenck et al., 1975b; Matare et spores, les désinfecter superficiellement, Hattingh, 1978; Bartchi, 1979; Bartchi et les faire germer sur un milieu aseptique et al., 1981) que la plante hôte bénéficie à confronter les germinations avec les d’une protection vis-à-vis des agents racines de la plante hôte. pathogènes du sol. Le but du présent travail est de présen- L’utilisation de techniques de pratique technique d’endomycorhization ter une contrôlée apparaît donc mycorhization contrôlée de plantes juvéniles d’Eucalyp- particulièrement intéressante, comme tus camaldulensis. Les mycorhizes obte- mais la manipulation des champignons ont été vérifiées par des études cyto- nues mycorhiziens et la production de grandes logiques en microscopie électronique. quantités d’inoculum est plus ou moins aisée. La plupart des espèces de champi- gnons formant des ectomycorhizes et cer- taines espèces de champignons à endo- Matériels et Méthodes mycorhizes (endomycorhizes éricoïdes : Pezizella ericae, Pearson et Read, 1973; Bonfante-Fasolo et Gianinazzi-Pearson, Plante hôte 1982; endomycorhizes à pelotons des orchidées : Rhizoctonia sp., Serrigny Nous avons utilisé des graines d’Eucalyptus 1985) se cultivent sur des milieux artifi- camaldulensis en provenance de Lake Albacu- ciels, et la réalisation de symbioses tya qui nous ont été fournies par la Station de contrôlées est relativement facile. Au recherches forestières de Rabat (Maroc). Les contraire, la culture milieu syn- sur un graines sont désinfectées par un passage de thétique des champignons responsables 20 min dans une solution filtrée d’hypochlorite des endomycorhizes à vésicules et arbus- de calcium à 5% suivi de trois rinçages de 5 min chacun par l’eau distillée stérile. Puis, cules n’est pas (endogonacées) encore elles sont mises à germer dans des boîtes de réalisée, malgré divers essais d’obtention Pétri (7 à 8 graines par boîte) contenant un de quantités appréciables d’inoculum. milieu gélosé (Agar 1%, 2% de saccharose). Nous mentionnerons les tentatives d’isolement du mycélium à partir de Endophyte racines, mais les hyphes ainsi isolées ne se sont jamais associées à des plantes hôtes (Jones, 1924; Magrou, 1946 i n Le Gigaspora margarita nous a été donné par Strullu, 1986). Strullu (1986) désinfecte M. S. Gianinazzi du Laboratoire de physiopa- superficiellement des mycorhizes et les thologie végétale du centre de l’INRA de Dijon. met en culture. Le mycélium qui en sort et La souche fongique était associée à des s’étale sur le milieu a été prélevé et a oignons cultivés en pots remplis de sol prélevé dans le domaine d’Epoisses (INRA). L’isole- infecté des plantes hôtes. Dans une autre
ment des spores se fait par tamisage du sol taille importante, ce qui facilite les manipula- selon la méthode proposée par Gerdemann et tions. Elles sont recueillies dans les fractions de Nicolson (1963). Ces spores présentent une 350 et 100 gm, puis désinfectées superficielle-
ment par un passage dans une solution de 2% Techniques d’observation de chloramine T et 40 mg de streptomycine durant 20 min (Bartschi, 1979). Après 3 rin- Microscopie photonique çages dans de l’eau distillée stérile, elles sont 36 jours de culture, et pour contrôler Après ensuite mises à germer dans des boîtes de l’installation de la mycorhize, nous avons préle- Pétri sur de l’eau gélosée à 1% (5 ou 6 spores vé des racines et pratiqué une coloration selon par boîte) stérilisée par un passage à l’autocla- la méthode de Phillips et Hayman (1970). ve pendant 10 min à 121 Le pH est ajusté avant autociavage à 6,8. Observation de coupes semi-minces Les coupes semi-minces sont réalisées à partir Reconstruction de I association condi- en d’objets préparés pour la microscopie électro- tions contrôlées nique. Elles sont colorées par le bleu de toluidi- ne à pH alcalin. Leur observation permet d’éva- luer le nombre et l’état des cellules du cortex L’association est réalisée, en grandes boîtes de racinaire renfermant l’endophyte. Pétri, sur le milieu de Crush et Hay (1977, i n Pons, 1984) et dont la composition est la sui- vante : Microscopie électronique Les fragments de racine ont été fixés par le glu- 43 NH N0 g/1 0,080 taraldéhyde à 2,5% dans du tampon phosphate à pH 7,2 pendant 6 à 8 h à la température de la Ca (N0 4H g/1 , 2 )0 32 0,159 glace fondante; les objets sont ensuite rincés 0,064 g/1 3 KN0 par le même tampon, puis postfixés à l’osmium g/1 0 2 , 7H 4 MgS0 0,039 (2%, 1 h), déshydratés par l’acétone et inclus , 4 SO 0 22 Na 10H 0,086 g/1 dans l’épon (Dexheimer et al., 1979; Boudarga et Dexheimer, 1 !188). g/1 S0 0 U2 C 5H , 4 0,00001 Les coupes minces sont faites ultramicro- sur g/i MnCI 4H!O 0,0004 2’ tome à l’aide d’un couteau de diamant. Elles g/1 0,00035 BO, 3 H sont recueillies sur des grilles en cuivre puis KCI g/1 0,0236 colorées par le citrate de plomb et l’acétate I PO 2 KH g/1 0,0001 d’uranyle pour des observations classiques. g/1 HPO,, 0 22 K 3H 0,000045 · 7 g/1 ,0 42 FeS0 7H 0,017 Na EDTA g/1 0,022 2 Résultats 15 Difco-Bacto-Agar g/1 Nous avons régulièrement suivi, par des observations à. la loupe binoculaire, à tra- Nous avons ajouté à ce milieu 5 g/1 de char- vers le couvercle des boîtes de Pétri, bon actif. Le pH est ajusté à 6,8 avec une solu- tion normale d’HCI. Les graines d’Eucalyptus et maintenues fermées, le développement les spores de Gigaspora qui ont germé sont du système racinaire des jeunes plantes prélevées aseptiquement et transférées sur le et la croissance des hyphes issues des milieu de symbiose. Les spores sont placées à spores de Gigaspora. Après 36 jours de proximité des racines secondaires qui sont culture sur le milieu de mycorhization, les émises par le pivot des jeunes plantes (Fig. 1 ). racines secondaires présentent un Les boîtes de Pétri sont fermées par un ruban accroissement notable (Fig. 2.2). De adhésif, et disposées en position inclinée (30° même, les hyphes issues des spores sur par rapport à la verticale) sous une rampe lumi- lesquelles sont apparues des vésicules neuse (12 tubes Sylvania Grolux de 30 watts) groupées (Fig. 2.3 et 2.4) se sont considé- réglée en jours de 12 h.
rablement rées par la membrane allongées (Fig. 2.1 ) et semblent plasmalemmique contact avec les racines de l’hôte (Fig. 3.5). parfois entrer en secondaires ou même la racine principale Lorsque la cellule renferme un arbuscu- soit au niveau du cortex (Fig. 2.3), soit par le mort, les hyphes, réduites à leur paroi, l’intermédiaire de poils absorbants qui sont agglomérées et enrobées dans du peuvent être très abondants sur certaines matériel polysaccharidique. racines (Fig. 3.4). Toutefois, comme les hyphes sont ténues, il nous est très difficile de préciser Discussion et conclusion si elles sont en contact avec les racines ou si elles se trouvent au-dessus ou au- La mycorhization contrôlée de technique dessous de ces dernières. Nous avons utilisée est directement nous avons que donc prélevé des racines que nous avons inspirée de celle mise au point par Pons coloré par le bleu trypan afin de préciser (1984) et qui a été essayée, par cet nos observations. des semis de Trifolium auteur, praten- sur Nous ainsi pu voir que les hyphes avons se, de Lolium perenne et sur des vitro- pénètrent bien dans le cortex racinaire et plants de merisier (Prunus avium) et de établissent réseau lâche un y poirier (Pyrus sp.). intercellulaire (Fig. 3.1Dans les cellules Cette technique confronte les parte- corticales superficielles, les hyphes for- naires de la symbiose dans un milieu ment seulement des pelotons (Fig. 3.2). confiné (boîte de Pétri) qui limite considé- Dans les cellules profondes, à proximité rablement le développement des plantes. de l’endoderme, elles établissement par En fait, elle n’est utilisable qu’avec des contre, des arbuscules bien développés. espèces possédant des germinations de La zone apicale des racines est toujours petite taille. A ce point de vue, l’Eucalyp- indemne de champignon (Fig. 3.1L’exa- tus camaldulensis représente un matériel men des coupes semi-minces confirme parfaitement adapté, puisque les graines l’existence de cellules infectées par l’en- qui sont minuscules, produisent de petites dophyte, montrant un cytoplasme dense, plantes qui développent rapidement un bien contrasté et de nombreuses sections chevelu de très fines racines. Les d’hyphes (Fig. 3.3). contrôles cytologiques ont confirmé la vali- dité de la méthode pour l’Eucalyptus Par des observations microscopie en camaldulensis. électronique, vérifié l’organi- nous avons sation fine des mycorhizes obtenues dans En microscopie photonique, nous avons ces conditions. Les cellules corticales observé que les hyphes issues des spores externes ne renferment que des pelotons de Gigaspora margarita infectaient les de grosses hyphes. Les arbuscules ne racines secondaires et parfois même la sont observés que dans les cellules pro- racine principale, et formaient des pelo- fondes. Les cellules infectées par l’endo- tons dans les couches superficielles et phyte (Fig. 3.4.), et renfermant un arbus- des arbuscules dans les couches situées cule vivant montrent un cytoplasme à proximité du cylindre central. Cette mor- dense, peu vacuolisé, riche en mitochon- phologie d’une mycorhize VA est tout à fait dries et travées du réticulum endoplas- identique à celle que nous avons décrite mique. Les ribosomes sont très abon- dans des mycorhizes de la même espèce dants. Les très nombreuses sections des obtenues en conditions semi-naturelles hyphes de l’arbuscule sont toujours entou- (Boudarga et Dexheimer, 1988j.
Nous avons aussi vérifié, par des obser- Références vations ultrastructurales, que l’organisa- tion fine de ces mycorhizes ne diffère pas Bartschi H. (19i’9) Influence des Endogona- de celle que nous avons décrite dans des endomycorhiziennes sur la nutrition, la ceae mycorhizes semi-naturelles de la même croissance, le développement et la résistance espèce (Boudarga et Dexheimer, 1988). des plantes aux maladies. Etude conduite En particulier, les cellules qui renferment avec Phaseolus vulgaris L., Tagetes patulus L., arbuscule montrent de très nom- un Chamaecyparis lawsoniana (A. Murray) Pari. breuses sections du champignon, qui est et Vitis vinifera L. Thèse de Ill cycle, Université a toujours isolé du cytoplasme de la cellule de Lyon 1 hôte par du plasmalemme. Bartschi H., Gianinazzi-Pearson V. & Vegh 1. (1981) Vesicular-arbuscular mycorrhiza forma- La persistance de l’intégrité de la mem- tion and root disease (Phytophthora cinnamo- brane plasmalemmique dans les myco- ni) development in Chamaecyparis lawsonia- rhizes que nous avons obtenue est une na. Phytopathol. Z. 102, 213-218 8 indication de la réalisation de mycorhizes Bonfante-Fasolo P. & Gianinazzi-Pearson V. fonctionnelles. En effet, Bonfante-Fasolo (1982) Ultrastructural aspects of endomycorhi- et al. (1984) ont montré qu’au cours de la zas in the Ericaceae. III. Morphology of the dis- confrontation de partenaires incompa- sociated symbionts and modifications occurring tibles, la membrane plasmalemmique était during their reassociation in axenic culture. Plant Sci. Lett. 22, 13-21 rompue et que la cellule infectée se détrui- sait rapidement. Bonfante-Fasolo P., Gianinazzi-Pearson V. & Martinengo L. (1984) Ultrastructural aspects of Cette technique apparaît donc comme endomycorrhiza in the Ericaceae. IV. Compari- précise et fiable pour réaliser des mycorhi- son of infection by Pezizella ericae in host and zations en conditions contrôlées de l’Eu- non host-plants. N. Phytol. 98, 329-333 calyptus camaiduiensis. Ces conclusions K. & Dexheimer J. (1988) Etude Boudarga sont tout à fait en accord avec celles de ultrastructurale des endomycorhizes à vési- Pons pour d’autres (1984) espèces. cules et arbuscules de jeunes plants d’Euca- lyptus camaldulensis (Dehnardt) (Myrtacées). Toutefois, nous remarquerons que, Bull. Soc. Bot. Ri 135, 111-121 compte tenu des manipulations à effec- Chou L.G. & Sc:hmitthenner A.F. (1974) Effect tuer, il est difficilement envisageable de of Rhizobium japonicum and Endogone mos- l’utiliser pour produire des plants mycorhi- seae on soybean root caused by Pythium ulti- zés à grande échelle. mum and Phytophthora megasperma var. sojae. Plant Dis. Rep. 58, 221-225 Malgré cette limitation, la technique est Hay M.J.M. (1981 ) A technique for Crush J.R. & néanmoins intéressante car elle permet growing mycorrhizal clover in solution culture. d’obtenir un modèle de mycorhize, facile- N.Z.J. Agric. Res. 24, 371-372 ment manipulable pour des études théo- Dexheimer J., Gianinazzi S. & Gianinazzi-Pear- En riques. particulier, nous envisageons V. (1979) lJltrastructural cytochemistry of son d’étudier, grâce à cette méthode, d’une the host-fungus interfaces in the endomycorrhi- part, l’aptitude à la mycorhization de plan- zal association Glomus mosseaelAlfium cepa. tules produites par vitropropagation, Z. Pflanzenphysiol. 92, 191-206 d’autre part, la dynamique de la succes- Gerdemann J.W. & Nicolson T.H. (1963) Spores sion des types mycorhiziens (endomyco- of mycorrhizal Endogone species extracted rhizes, puis ectomycorhizes) dans les from soil by wet sieving and decanting. Trans. jeunes plantes d’eucalyptus. Br. Mycol. Soc. 46, 234-235
Pons F. (1984) L’endomycorhization VA in vitro Haas J.H. & Krikun J. (1985) Efficacy of endo- de quelques espèces herbacées et ligneuses; mycorrhizal-fungus isolates and inoculum quan- aspects ultrastructuraux de l’association. Thèse tities required for growth response. New Phy- toi. 100, 613-621 de 111, cycle, université de Dijon Pons F., Gianinazzi-Pearson V. & Gianinazzi S. C.(1981) Techniques for studying the Hepper (1982) Synthèse in vitro des endomycorhizes infection of plants by vesicular-arbuscular éricoïdes et VA : complément à la vitropropaga- mycorrhizal fungi under axenic conditions. tion. Colloq. INRA 13, 345-349 New Phytol. 88, 641-647 Pons F., Gianinazzi-Pearson V., Gianinazzi S. & Khan A.G. (1978) Vesicular arbuscular mycor- Navatel J.-C. (1983) Studies of VA mycorrhizae rhizas in plants colonizing black wastes from in vitro : mycorrhizal synthesis of axenally pro- bituminous coal mining in the Illawarra region of pagated wild cherry (Prunus avium L.) plants. New South Wales. New Phytol. 81, 53-63 Plant Soil71 , 217-221 F.F. & Chilvers G.A. (1985) An endo- Lapeyrie Powell C.L. (1976) Development of mycorrhizal mycorrhiza-ectomycorrhiza succession associa- infections from endogone spores and infected ted with enhanced growth of Eucalyptus dumo- root segments. Trans. Br. Mycol. Soc. 66, 439- sa seedlings planted in a calcareous soil. New 445 Phytot. 100, 93-104. Ross J.P. (1972) Influence of Endogone mycor- MacDonald R.M. (1981)_Routine production of rhiza on Phytophthora root of soybean. Phyto- axenic vesicular-arbuscular mycorrhizas. New pathology 62, 896-897 Phytol. 89, 87-93. Schenck N.C., Kinloch R.A. & Dickson D.W. (1975) Interaction of endomycorrhizal fungi and N. (1981) Presence of vesicular- Malajczuk root-knot nematode on soybean. In : Endomy- arbuscular mycorrhiza in Eucalyptus spp. and corrhizas (F.E. Sanders, B. Mosse, P.B. Tinker, Acacia sp. and their absence in Barksia sp. eds.) Academic Press, London, New York, pp. after inoculation with Glomus fasciculatus. 7 605-617 New Phytol. 87, 567-572. Serrigny J. (1985) Synthese mycorhizienne in Matare R. & M.J. (1978) Effect of Hattingh vitro. Etude cytologique comparée entre deux mycorrhizal status of Avocado seedlings on root mycorhizes naturelles et artificielles et leur rot caused by Phytophtora cinnamoni. Plant champignon symbiote isolé. Thèse de Illa cycle, Soi149, 433-435 université de Nancy 1 Mosse B. (1962) The establishment of Vesicu- St’John T.V., Hays R.1. & Reid C.P.P. (1981) A lar-arbuscular mycorrhiza under aseptic condi- new method for producing pure vesicular-arbus- tions. J. gen. Microbiol. 27, 509-520 cular mycorrhizal-host cultures without speciali- zed media. NewPhytol. 89, 81-86 Pearson V. & Read D.J. (1973) The biology of mycorrhiza in the Ericaceae. 1. Isolation of the Strullu D.G. & Romand C. (1986) Méthode endophyte and synthesis of mycorrhizas in d’obtention d’endomycorhizes à vésicules et aseptic culture. New Phytol. 72, 371-379 arbuscules en conditions axéniques. C. R. Acad. Sc. Paris 303, 245-250 Phillips J.M. & Hayman D.S. (1970) Improved Strullu D.G. & Romand C. (1987) Culture axé- procedures for clearing roots and staining para- nique de vésicules isolées à partir d’endomyco- sitic and VA mycorrhizal fungi for rapid asses- rhizes et de ré-association in vitro à des racines sement of infection. Trans. Br. Mycol. Soc. 55, de tomate. C.R. Acad. Sci. Paris 305, 15-19 9 158-161