Approach of the inter- and intraspecific diversity of the arbuscular mycorrhizal fungi
Approche de la diversité inter- et intraspécifique des champignons mycorhiziens à arbuscule
Résumé
Arbuscular mycorrhizal fungi are an important group of microorganisms in the rhizosphere because of their ubiquity in terrestrial ecosystems and the symbiotic association that they form with more than 80 % of plant species. Mycorrhizas improve plant mineral nutrition as weIl as resistance to environmental stress. However, little is known on the diversity of these fungi in soil, either at an inter or intraspecific level, and on the relationship between diversity and function. The objectives of the thesis were (1) to set up molecular tools to study the diversity of AM fungi and (2) to caracterise the populations of AM fungi in 3 soils amended with different levels of sewage sludge using these tools. First, species richness and spore abondance were estimated. The same 6 species were found in the three soils. Spore abundance was lower in the plot which received the highest sludge amendment, which could be related to the modification of soil parameters due to the amendments (heavy metals, pH, ...). Two molecular techniques (PCR fingerprinting using a microsatellite primer, analysis of the small sub-unit ribosomal DNA using PCR) were developped, validated and applied with isolates of Glomus mosseae from collection cultures. These techniques were used to study the populations of the 2 most abundant species found in the studied soils (Glomus geosporum-like and Glomus claroideum ). A high intraspecific variability was observed for both species and for both of them the populations of the three soils were genetically different. A high structuration of the populations was observed, although the samples were only distant of a few meters. The mechanisms involved in the high diversity remains to be explained, but data analysis suggests a clonal reproduction and also recombination events. Finally, the host-plant as weIl as the soil influence the intraspecific diversity of G. claroideum.
Les champignons mycorhiziens à arbuscules (MA), constituent un groupe important parmi les micro-organismes de la rhizosphère en raison de leur ubiquité au niveau des écosystèmes terrestres et des associations mutualistes qu'ils forment avec plus de 80 % des plantes. La mycorhization des plantes permet à celles-ci une meilleure nutrition minérale ainsi qu'une meilleure résistance aux stress environnementaux. Néanmoins, à ce jour la diversité de ces champignons dans les sols tant au niveau inter- qu'intra-spécifique et la relation entre diversité et fonction sont mal connus. Les objectifs de la thèse étaient (1) de mettre au point des outils moléculaires pour étudier cette diversité et (2) de caractériser les populations de champignons MA dans 3 sols ayant reçu différents niveaux de boues de station d'épuration à l'aide de ces outils. Dans un premier temps, la richesse en espèces et l'abondance en spores ont été mesurées. Les 6 mêmes espèces ont été rencontrées dans les 3 sols. L'abondance en spores était plus faible dans la parcelle ayant reçu le niveau de boues d'épuration le plus élevé ce qui peut être relié aux modifications des paramètres du sol (métaux lourds, pH...) entrainées par ces apports. La mise au point, la validation de plusieurs techniques moléculaires (empreintes génétiques par amplification d'ADN microsatellite, analyse de la sous unité 18S de l'ADN ribosomique) et leur application à des isolats de Glomus mosseae de collections, ont permis d'aborder l'analyse des populations des 2 espèces les plus représentées dans les sols étudiés (G. geosporum et G. claroideum). Une forte variabilité intra-spécifique caractérise ces 2 espèces et les populations de chaque espèce rencontrées dans les 3 sols sont génétiquement différentes. Une forte structuration des populations a été mise en évidence bien que les échantillonnages de sol ne soient distants que de quelques mètres. Les mécanismes impliqués dans cette forte diversité restent à cerner mais l'analyse des données suggère une reproduction clonale et aussi des phénomènes de recombinaison. Enfm, la plante hôte, comme le sol influence la diversité intraspécifique de G. claroideum.