De nouveaux outils pour explorer les microbes impliqués dans les processus pédologiques
Des cycles terrestres de carbone et d'azote sont essentiels pour la biosphère de la Terre et sont étroitement liés à l'activité microbienne. Financé par l'UE, le projet DW_FDTP_UVA (Understanding functional drivers in two terrestrial key processes- nitrogen fixation and cellulose degradation- by a single cell approach) a fait la lumière sur deux processus microbiens clés - la dégradation végétale polymérique C et la fixation de l'azote. Afin d'identifier les participants actifs des deux processus, les scientifiques ont combiné des méthodes de biogéochimie, de biologie moléculaire, et de technologies monocellulaires comme la microspectrométrie de Raman et la spectrométrie de masse à ion secondaire haute résolution (NanoSIMS) pour mesurer l'activité des cellules simples. Néanmoins, ces techniques à cellules uniques ont trouvé des applications limitées dans les sols, probablement en raison de la dispersion des cellules microbiennes dans un vaste contexte de particules. Par conséquent, les scientifiques ont œuvré à développer des méthodes applicables aux micro-organismes pédologiques en séparant les cellules des particules pédologiques et en les concentrant pour une analyse efficace. Les scientifiques ont étudié la fixation de l'azote dans les forêts et prairies ainsi que dans l'interphase sol-plante. Leurs travaux se sont concentrés sur ces diazotrophes, étant donné que leur diversité et leur contribution au processus de fixation de l'azote restent largement méconnues. Pour identifier les micro-organismes ayant la capacité génétique de fixer l'azote, les chercheurs ont utilisé la dernière génération de technologie de séquençage et ont effectué l'analyse bioinformatique des gènes fonctionnels pour la fixation de l'azote comme le gène de réductase dinitrogénase. Leur utilisation de l'isotope stable rare azote-15 a permis d'étudier leur capacité à fixer l'azote. Les chercheurs ont également étudié la dégradation de la cellulose et ont entrepris d'identifier les micro-organismes qui contribuent au processus. À cette fin, ils ont utilisé de la cellulose qualifiée avec le rare isotope carbone-13 dans différentes conditions de nutriments en faisant varier la teneur en carbone et azote du sol. Les résultats ont montré que les microcosmes amendés en azote présentaient les taux les plus élevés d'activité de dégradation de la cellulose avec un changement dans la communauté cellulolytique notamment au niveau des champignons et des bactéries. Ces données confirment l'importance de la disponibilité des nutriments pour stimuler l'activité des micro-organismes spécifiques dans ces processus biogéochimiques importants. Les travaux futurs du consortium mettront l'accent sur l'interaction synergique et la concurrence entre les différents microorganismes du sol. La batterie des techniques et des outils développés au cours du projet DW_FDTP_UVA aideront en ce sens.
Mots‑clés
Cycle de l'azote, cycle du carbone, fixation d'azote, dégradation de la cellulose, DW_FDTP_UVA
