Mycorrhizal preferences and fine spatial structure of the epiphytic orchid Epidendrum rhopalostele

• Premise of the study: The presence of compatible fungi is necessary for epiphytic orchid recruitment. Thus, identifying associated mycorrhizal fungi at the population level is essential for orchid conservation. Recruitment patterns may also be conditioned by factors such as seed dispersal range and specific environmental characteristics. • Methods: In a forest plot, all trees with a diameter at breast height >1 cm and all individuals of the epiphytic orchid Epidendrum rhopalostele were identified and mapped. Additionally, one flowering individual of E. rhopalostele per each host tree was randomly selected for root sampling and DNA extraction. • Key results: A total of 239 E. rhopalostele individuals were located in 25 of the 714 potential host trees. Light microscopy of sampled roots showed mycorrhizal fungi in 22 of the 25 sampled orchids. Phylogenetic analysis of ITS1-5.8S-ITS2 sequences yielded two Tulasnella clades. In four cases, plants were found to be associated with both clades. The difference between univariate and bivariate K functions was consistent with the random labeling null model at all spatial scales, indicating that trees hosting clades A and B of Tulasnella are not spatially segregated. The analysis of the inhomogenous K function showed that host trees are not clustered, suggesting no limitations to population-scale dispersal. χ2 analysis of contingency tables showed that E. rhopalostele is more frequent on dead trees than expected. • Conclusions: Epidendrum rhopalostele establishes mycorrhizal associations with at least two different Tulasnella species. The analysis of the distribution patterns of this orchid suggests a microsite preference for dead trees and no seed dispersal limitation.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Composite Medicago truncatula plants harbouring Agrobacterium rhizogenes-transformed roots reveal normal mycorrhization by Glomus intraradices

Composite plants consisting of a wild-type shoot and a transgenic root are frequently used for functional genomics in legume research. Although transformation of roots using Agrobacterium rhizogenes leads to morphologically normal roots, the question arises as to whether such roots interact with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in the same way as wild-type roots. To address this question, roots transformed with a vector containing the fluorescence marker DsRed were used to analyse AM in terms of mycorrhization rate, morphology of fungal and plant subcellular structures, as well as transcript and secondary metabolite accumulations. Mycorrhization rate, appearance, and developmental stages of arbuscules were identical in both types of roots. Using Mt16kOLI1Plus microarrays, transcript profiling of mycorrhizal roots showed that 222 and 73 genes exhibited at least a 2-fold induction and less than half of the expression, respectively, most of them described as AM regulated in the same direction in wild-type roots. To verify this, typical AM marker genes were analysed by quantitative reverse transcription-PCR and revealed equal transcript accumulation in transgenic and wild-type roots. Regarding secondary metabolites, several isoflavonoids and apocarotenoids, all known to accumulate in mycorrhizal wild-type roots, have been found to be up-regulated in mycorrhizal in comparison with non-mycorrhizal transgenic roots. This set of data revealed a substantial similarity in mycorrhization of transgenic and wild-type roots of Medicago truncatula, validating the use of composite plants for studying AM-related effects.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Plant Genes Related to Gibberellin Biosynthesis and Signaling Are Differentially Regulated during the Early Stages of AM Fungal Interactions

Dear Editor, Phytohormones are essential regulators of plant development, but their role in the signaling processes between plants and fungi during arbuscular mycorrhizal (AM) establishment is far from being understood (Ludwig-Müller, 2010). AM colonization leads to extensive effects on host metabolism, as revealed by transcriptome studies of AM plants (Hogekamp et al., 2011). Some genes have been specified as an AM core set, since they are mycorrhizal-responsive, irrespective of the identity of the plant, of the fungus, and of the investigated organ. These data support the idea that, on colonization, plants activate a wide reprogramming of their major regulatory networks and argue that mobile factors of fungal or plant origin are involved in such generalized metabolic changes. In this context, hormones may be good candidates (Bonfante and Genre, 2010). However, the emerging picture of the interaction between phytohormones and AMs is very patchy, and information on gibberellin (GA) involvement is still more limited (García-Garrido et al., 2010). The role of GA during nodulation is instead known to control the nodulation signaling pathway (Ferguson et al., 2011).

Mineral Nutrition Of Campos Rupestres Plant Species On Contrasting Nutrient-impoverished Soil Types.

In Brazil, the campos rupestres occur over the Brazilian shield, and are characterized by acidic nutrient-impoverished soils, which are particularly low in phosphorus (P). Despite recognition of the campos rupestres as a global biodiversity hotspot, little is known about the diversity of P-acquisition strategies and other aspects of plant mineral nutrition in this region. To explore nutrient-acquisition strategies and assess aspects of plant P nutrition, we measured leaf P and nitrogen (N) concentrations, characterized root morphology and determined the percentage arbuscular mycorrhizal (AM) colonization of 50 dominant species in six communities, representing a gradient of soil P availability. Leaf manganese (Mn) concentration was measured as a proxy for carboxylate-releasing strategies. Communities on the most P-impoverished soils had the highest proportion of nonmycorrhizal (NM) species, the lowest percentage of mycorrhizal colonization, and the greatest diversity of root specializations. The large spectrum of leaf P concentration and variation in root morphologies show high functional diversity for nutritional strategies. Higher leaf Mn concentrations were observed in NM compared with AM species, indicating that carboxylate-releasing P-mobilizing strategies are likely to be present in NM species. The soils of the campos rupestres are similar to the most P-impoverished soils in the world. The prevalence of NM strategies indicates a strong global functional convergence in plant mineral nutrition strategies among severely P-impoverished ecosystems.

Can a N-2-fixing Gluconacetobacter diazotrophicus association with sugarcane be achieved?

Several published studies claim that high rates of N-2 fixation occur in sugarcane and sorghum, and have ascribed this result to infection by the bacterium Gluconacetobacter diazotrophicus, abetted by arbuscular mycorrhizal infection ( Glomus clarum). These results have not been confirmed within Australia. In this study, G. diazotrophicus was detected in stalks of field-grown sugarcane in Australia ( based on phenotypic tests, and a PCR test using species-specific primers developed to amplify a fragment of the G. diazotrophicus 16S rRNA gene). Isolates were nitrogenase positive ( acetylene reduction assay) in vitro. However, in glasshouse trials involving inoculation of sugarcane setts with G. diazotrophicus, co-inoculation with mycorrhizae, and plant growth under low N status, recovery of bacteria from maturing plants was variable. At 165 days from planting, no appreciable N-2-fixation, as assessed by dry weight increment, N budget, or N-15 ratio, of either an Australian or a Brazilian cultivar of sugarcane, or a sorghum cultivar, was achieved. We conclude that a N-2-fixing sugarcane - G. diazotrophicus association is not easily achievable, being primarily limited by a lack of infection.

Stability of nest range, home range and movement of the northern bettong (Bettongia tropica) following moderate-intensity fire in a tropical woodland, north-eastern Queensland

Nest use, home-range characteristics and nightly movements by the northern bettong (Bettongia tropica) were examined before and after a low- to moderate-intensity fire in sclerophyll woodland in north-eastern Australia using radio-telemetry. In all, 23 animals were radio-tracked at three-month intervals between February 1995 and May 1996. During November 1995 a low- intensity experimental fire burned the entire home range of most animals. The northern bettong appeared fairly catholic in choice of nest site, with a variety of nest locations and nesting materials used. Prior to the fire, nests were generally located in areas of dense cover, such as the skirts of grass trees (46%) or grass close to a log (29%). After fire removed most ground cover in the nesting areas of most animals, bettongs used remaining shelter such as boulder piles (45%), recently fallen trees (8%) and patches of unburnt vegetation (21%). Nest areas (10.1 ha) of males were significantly larger than those of females (5.4 ha). Home ranges of both sexes were large (59 ha) and most ranges lacked distinct core areas, suggesting that bettongs used all parts of their home ranges equally. High mean rates of nightly movement by the northern bettong indicated that large distances were moved within home ranges during nightly foraging. No significant fire-related changes were detected in home-range size, home-range location, nest-area location or mean rates of nightly movement, suggesting that the northern bettong is well adapted to the low- and medium-intensity fires that characterise its habitat.

Increasing the efficiency of utilization of soil and fertilizer phosphorus in the subtropical and tropical agricultural systems C

As a rule, soils of the subtropical and tropical regions, in which rainfall is not limiting, are acidic, and low in phosphorus, and, to a less extent, in other macro and micronutrients as well, such a sulfur, boron and zinc. The establishment of a permanent agricultural prac. tice therefore, demands relatively high usage of liming and phosphatic fertilization, to begin with. Several approaches, not mutually exclusive, could be used in order to increase the efficiency of utilization of soil and fertilizer phosphorus so that, goal of diminishing costs of production is reached. The use of liming materials bringing up pH to 6.0-6.5 causes the conversion of iron and aluminum phosphates to more available calcium phosphates; on the other hand, by raising calcium saturation in the exchange complex, it improves the development and operation if the root system which allows c or a higher utilization of all soil nutrients, including phosphorus, and helps of stand water deficits which may occur. The role of mycorrhizal fungi should be considered as a way of increasing soil and fertilizer P utilization, as well as the limitations thereof. Screening of and breeding for varieties with higher efficiency of uptake and utilization of soil and fertilizer phosphorus leads to a reduction in cost of inputs and to higher benefit/cost ratios. Corrective fertilization using ground rock phosphate helps to saturate the fixation power of the soil thereby reducing, as a consequence, the need for phosphorus in the maintenance fertilization. Maintenance fertilization, in which soluble phos-phatic sources are used, could be improved by several means whose performance has been proved: limimg, granula tion, placement, use of magnesium salts. Last, cost of phosphate fertilization could be further reduced, without impairing yields, through impairing yields, through changes in technology designed to obtain products better adapted to local conditions and to the availability or raw materials and energy sources.

Phosphate import at the arbuscule: just a nutrient?

Central to the mutualistic arbuscular mycorrhizal symbiosis is the arbuscule, the site where symbiotic phosphate is delivered. Initial investigations in legumes have led to the exciting observation that symbiotic phosphate uptake not only enhances plant growth but also regulates arbuscule dynamics and is, furthermore, required for maintenance of the symbiosis. This review evaluates the possible role of the phosphate ion, not only as a nutrient but also as a signal that is necessary for reprogramming the host cortex cell for symbiosis.

Weights in the balance: jasmonic acid and salicylic acid signaling in root-biotroph interactions.

Work on the interaction of aerial plant parts with pathogens has identified the signaling molecules jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA) as important players in induced defense of the plant against invading organisms. Much less is known about the role of JA and SA signaling in root infection. Recent progress has been made in research on plant interactions with biotrophic mutualists and parasites that exclusively associate with roots, namely arbuscular mycorrhizal and rhizobial symbioses on one hand and nematode and parasitic plant interactions on the other hand. Here, we review these recent advances relating JA and SA signaling to specific stages of root colonization and discuss how both signaling molecules contribute to a balance between compatibility and defense in mutualistic as well as parasitic biotroph-root interactions.

Growth and metabolic activity of the extramatrical mycelium of endomycorrhizal maize plants

The objective of this experiment was to quantify the extramatrical mycelium of the arbuscular mycorrhizal (AM) fungus Glomus etunicatum (Becker & Gerdemann) grown on maize (Zea mays L. var. Piranão) provided with various levels of phosphate fertilizer and harvested at 30, 60 and 90 days after planting (DAP). Total extramatrical mycelium (TEM) was extracted from soil using a modified membrane filtration method, followed by quantification using a grid intersection technique. Active extramatrical mycelium (AEM) proportion was determined using an enzymatic method which measured dehydrogenase activity by following iodonitrotetrazolium reduction. At low levels of added P, there was relatively less TEM than at high levels of added P, but the AEM proportion at low soil P availability was significantly greater than at high soil P.

Defining molecular components of symbiotic phosphate uptake in rice

Phosphate (Pi) acquisition of crops via arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis acquires increasing importance due to the limited rock Pi reserves and the demand for environmentally sustainable agriculture. However, the symbiotic Pi uptake machinery has not been characterized in any monocotyledonous plant species. Among these, rice is the primary staple food for more than half of the human population and thus central for future food security. However, the relevance of the AM symbiosis for rice Pi nutrition is presently unclear. Here, we show that 70% of the overall Pi acquired by rice is delivered via the symbiotic route. To better understand this pathway we combined genetic, molecular and physiological approaches to determine the specific functions of the two rice Pi transporters, PT11 and PT13, which are expressed only during AM symbiosis. The PT11 lineage of proteins is present in mono- and dicotyledons whereas PT13, while found across the Poaceae, is absent from dicotyledons. Surprisingly, mutations in either PT11 or PT13 affected fungal colonization and arbuscule formation demonstrating that both genes are essential for AM symbiosis between rice and Glomus intra.rad.ices. Importantly, for symbiotic Pi uptake, only PT11 is necessary and sufficient. We found that mycorrhizal rice, remarkably, received almost all Pi via the symbiotic route. Such dominating mycorrhizal Pi uptake was found in plants grown under controlled conditions as well as in field soils, suggesting that the AM symbiosis is relevant for the Pi nutrition of field grown rice. Development of smaller arbuscules in PT11 mutants suggested that symbiotic Pi signaling is required for fungal nourishment by the plant. However, co-culture of mutant with wild type nurse plants did not restore normal arbuscule size in mutant roots, indicating that other factors than malnutrition accounted for the altered arbuscule phenotype. Surprisingly, the loss of PT13 did not affect symbiotic Pi uptake although it impacted arbuscule morphology, suggesting that PT13 is involved in signaling during arbuscule development. However, induction of PT13 was not only monitored in arbusculated cells but also in inner cortex cells of non-inoculated roots of plants grown under high Pi fertilization conditions. According to preliminary observations, PT13 localized at the tonoplast in arbusculated and non-arbusculated cells, suggesting that it might be involved in transporting Pi into the vacuole, possibly for maintaining cellular Pi homeostasis. The further investigation showed that fungal colonization level was significantly affected in the crown roots of two ptlS mutant alleles, but not in large lateral roots, implying the possible role of PT13 for maintaining Pi homeostasis in the crown roots. - L'acquisition de phosphate (Pi) par les plantes cultivées s'effectue grâce à une symbiose mycorhizienne arbasculaire (AM). L'étude de cette symbiose devient fondamentale puisque d'une part, les réserves en phosphate minéral sont limitées, et, d'autre part, la demande pour une agriculture écologiquement soutenable se renforce. La machinerie d'absorption symbiotique du phosphate n'est cependant pas encore élucidée chez les plantes monocotylédones. Parmi celles-ci, le riz occupe une place primordiale. Aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale, il revêt de ce fait une dimension essentielle en termes de sécurité alimentaire. Pourtant, l'importance de la symbiose AM chez le riz dans le processus d'acquisition du phosphate n'est, encore de nos jours, que peu comprise. Dans cette étude, nous montrons que 70% du phosphate acquis par le riz est mis à disposition de la plante grâce à la symbiose AM. Afin de mieux comprendre ce mécanisme, nous avons employé des approches physiologiques et génétiques nous permettant de déterminer les fonctions spécifiques de deux transporteurs de Pi, PT11 et PT13, présents chez le riz et exprimés uniquement durant la symbiose AM. La famille de gènes à laquelle appartient PT11 est présente chez les monocotylédones ainsi que chez les dicotylédones tandis que PT13, bien que retrouvé au sein des Poaceae, est absent chez les dicotylédones. Etonnamment, des versions mutées de PT11 ou de PT13 affectent la colonisation par le champignon endo-mycorhizien ainsi que la formation d'arbuscules, démontrant l'importance de ces deux gènes dans la symbiose AM entre le riz et Glomus intraradices. Il est à noter que seul PT11 se révèle nécessaire et suffisant pour l'apport de Pi grâce à la symbiose. Nous avons observé que la presque totalité du phosphate dont dispose le riz lors d'une symbiose AM provient du champignon. De telles proportions ont été observées tant chez des plantes cultivées en conditions contrôlées que chez des plantes cultivées dans les champs. Cela suggère l'importance de la symbiose AM dans le processus d'acquisition du Pi chez le riz cultivé à l'extérieur. Le développement d'arbuscules plus petits chez le mutant PT11 tend à montrer qu'une voie signalétique impliquant le Pi symbiotique est nécessaire pour l'entretien du champignon par la plante. Toutefois, une co-culture du mutant avec des plantes sauvages ne permet pas de restaurer des arbuscules de taille normale dans les racines du mutant. Ce résultat indique le rôle de facteurs autres que la malnutrition aboutissant à la formation d'arbuscules altérés. Si la perte de PT13 n'affecte pas l'acquisition de phosphate symbiotique, la morphologie de l'arbuscule est, quant à elle, modifiée. Ceci suggère un rôle de PT13 durant le développement de l'arbuscule. Or, l'induction de PT13 est non seulement détectée dans des cellules contenant des arbuscules mais également dans des cellules du cortex, ceci chez des plantes cultivées sans champignon mais dans des conditions de fortes concentrations en engrais phosphaté. En accord avec des observations précédentes, PT13 est localisé au niveau du tonoplaste des cellules contenant ou non des arbuscules. Ceci suggère que PT13 pourrait être impliqué dans le transport du Pi vers la vacuole, éventuellement pour maintenir une certaine homéostasie du phosphate. Dans cette étude, nous démontrons également que le niveau de colonisation par le champignon est affecté de manière significative dans les racines principales des deux allèles du mutants ptl3, mais pas dans les grosses racines latérales. Cela impliquerait un rôle possible de PT13 dans le maintien de l'homéostasie du phosphate dans les racines principales. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC Le phosphate (Pi), l'un des éléments minéraux essentiel au développement des plantes, se trouve généralement en faible quantité dans le sol, limitant ainsi la croissance des plantes. Le rendement de la production agricole dépend dès lors de l'addition d'engrais contenant du phosphate inorganique (Pi), obtenu à partir de ressources minières riches en phosphate. Or, ces ressources devraient être épuisées d'ici la fin du siècle. Les racines des plantes possèdent des transporteurs de phosphate efficaces leur permettant d'acquérir rapidement le Pi présent dans le sol. Comme le Pi s'avère immobile dans le sol, l'absorption rapide par les racines crée des zones pauvres en Pi autour des systèmes racinaires. Pour surmonter cet obstacle, les plantes ont développé une symbiose avec des champignons endomycorhiziens, la symbiose mycorhizienne arbusculaire (AM). Cette association leur donne accès à d'autres ressources en phosphate puisque le mycélium de ces champignons se développe sur une surface 100 fois supérieure à celle des racines. Cela augmente considérablement la surface de nutrition, dépassant ainsi la zone appauvrie en Pi. Le phosphate, transporté grâce au champignon jusqu'à l'intérieur des racines, est fourni à la plante par le biais de structures établies à l'intérieur des cellules végétales, appelées arbuscules. De leur côté, les plantes possèdent des transporteurs spécifiques afin de recevoir le Pi fourni par les champignons. A l'heure actuelle, la machinerie nécessaire à cette absorption a été uniquement décrite chez des plantes dicotylédones. Or, comprendre l'apport de phosphate par les champignons mycorhiziens s'avère particulièrement pertinent dans le cas des espèces monocotylédones cultivées telles que les céréales. Ces dernières constituent en effet la majeure partie de l'alimentation humaine. Parmi les céréales, le riz demeure l'aliment de base de la population mondiale, d'où son importance en terme de sécurité alimentaire. Durant mon travail de thèse, j'ai identifié et caractérisé le transporteur du riz impliqué dans l'apport de phosphate par ce type de symbiose AM. J'ai également démontré que le riz, lorsqu'il vit en symbiose, bénéficie de la presque totalité du Pi transporté par le champignon. Environ 40% de la production globale de riz est cultivée dans des conditions permettant la symbiose avec des mycorhizes arbusculaires. Les variétés de riz adaptées à ces conditions aérobiques deviennent des alternatives favorables aux cultivars actuels nécessitant une forte irrigation. Elles se révèlent en effet plus tolérantes aux pénuries d'eau et permettent l'utilisation de pratiques agricoles moins intensives. Les données présentées dans cette étude enrichissent nos connaissances concernant l'absorption du phosphate chez le riz grâce à la symbiose AM. Ces connaissances peuvent s'avérer décisives pour le développement de cultivars du riz plus adaptés à une agriculture écologiquement soutenable.

The effects of fire severity on ectomycorrhizal colonization and morphometric features in Pinus pinaster Ait. seedlings

Aim of the study: Mycorrhizal fungi in Mediterranean forests play a key role in the complex process of recovery after wildfires. A broader understanding of an important pyrophytic species as Pinus pinaster and its fungal symbionts is thus necessary for forest restoration purposes. This study aims to assess the effects of ectomycorrhizal symbiosis on maritime pine seedlings and how fire severity affects fungal colonization ability. Area of study: Central Spain, in a Mediterranean region typically affected by wildfires dominated by Pinus pinaster, a species adapted to fire disturbance. Material and Methods: We studied P. pinaster root apexes from seedlings grown in soils collected one year after fire in undisturbed sites, sites moderately affected by fire and sites highly affected by fire. Natural ectomycorrhization was observed at the whole root system level as well as at two root vertical sections (0-10 cm and 10-20 cm). We also measured several morphometric traits ( tap root length, shoot length, dry biomass of shoots and root/shoot ratio), which were used to test the influence of fire severity and soil chemistry upon them. Main results: Ectomycorrhizal colonization in undisturbed soils for total and separated root vertical sections was higher than in soils that had been affected by fire to some degree. Inversely, seedling vegetative size increased according to fire severity. Research highlights: Fire severity affected soil properties and mycorrhizal colonization one year after occurrence, thus affecting plant development. These findings can contribute to a better knowledge of the factors mediating successful establishment of P. pinaster in Mediterranean forests after wildfires.

Espécies tropicais de pteridófitas em associação com fungos micorrízicos arbusculares em solo contaminado com arsênio

The symbiosis of plants with mycorrhizal fungi represents an alternative to be considered during the processes of revegetation and rehabilitation of arsenic-contaminated soil. The aim of this study was to evaluate under greenhouse conditions the effect of arsenic on the mycorrhizal association of two species of tropical fern (Thelypteris salzmannii and Dicranopteris flexuosa). T. salzmannii had higher rates of colonization and higher density of spores while D. flexuosa showed greater sensitivity to smaller concentrations of arsenic and association with mycorrhizal fungi. Our results indicate that screening and selection of mycorrhizal fungal isolates/species is possible and effective for phytoremediation of arsenic-contaminated soils.