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A novel approach to determine canopy nitrification in the phyllosphere of European forests: combining multiple isotope tracers and proteogenomic techniques

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Des chercheurs européens contestent la notion selon laquelle la nitrification ne se produit qu’au sol

L’augmentation du dépôt d’azote (Ndep) provoquée par l’homme modifie profondément le cycle de l’azote (N) de manière globale. Toutefois, le destin final du Ndep sur les écosystèmes forestiers n’est pas totalement compris. Une initiative de l’UE fait la lumière sur le phénomène oublié des transformations microbiennes foliaires du Ndep et leur contribution au cycle de N.

Changement climatique et Environnement

Au cours du dernier siècle, l’utilisation de combustibles fossiles et de biomasse, l’usage intensif de fertilisants et l’élevage intensif ont augmenté considérablement les concentrations de composés azotés réactifs dans l’atmosphère. Une partie du N atmosphérique est déposée sur la biosphère sous forme de Ndep, modifiant ainsi le cycle global de N. Il est supposé que le Ndep atteint le sol directement. Cependant, la manière dont les parties aériennes des arbres dominées par les feuilles, la phyllosphère, contribuent à changer ces flux de N avant qu’ils n’atteignent le sol n’est ni claire ni même avérée. La phyllosphère joue un rôle important dans la régulation des échanges d’eau et de carbone avec l’atmosphère, ayant de profonds effets sur le climat. Toutefois, son rôle dans la modification de la composition chimique des précipitations et, par conséquent, sur le cycle des nutriments au sein de la forêt n’est pas encore bien compris. Le projet NITRIPHYLL, financé par l’UE, «a cherché à défier le paradigme selon lequel les microbes participant au cycle forestier de N seraient limités au sol et que, par conséquent, le Ndep serait exclusivement traité au sol», explique le Dr Maurizio Mencuccini, coordinateur du projet. Le projet visait à démontrer que les microbes foliaires effectuent la nitrification, aidant ainsi à faire circuler le N avant que les feuilles ne retournent au sol sous forme de déchet. En collaboration avec les partenaires du projet, la Dre Rossella Guerrieri et le Dr Mencuccini ont développé un ensemble caractérisant de données unique, d’une nouvelle manière, 12 sites forestiers dans le cadre du Programme international concerté sur l’évaluation et la surveillance des effets de la pollution atmosphérique sur les forêts (PIC Forêts). NITRIPHYLL a attiré l’attention des communautés travaillant à l’interface entre la recherche et les décideurs politiques, comme PIC Forêts, l’un des réseaux de surveillance biologique les plus importants du monde qui fournit des informations détaillées sur la condition des forêts en Europe et ailleurs. Les canopées et la nitrification NITRIPHYLL constitue la première étude mondiale qui a uni deux voies de recherche séparées: l’étude de l’abondance et de la diversité des communautés bactériennes de la phyllosphère grâce à des analyses génétiques et leur activité dans la transformation du Ndep via des isotopes stables. L’équipe du projet a montré que les canopées ne se composent pas seulement de feuilles, mais qu’elles abritent également une communauté diverse de bactéries, et que le N atmosphérique est biotransformé lorsqu’il interagit avec les canopées. «Les résultats de NITRIPHYLL mettent en avant le rôle global que la phyllosphère peut jouer dans la nitrification», explique la Dre Guerrieri, une boursière Marie Skłodowska-Curie qui a travaillé aux côtés du Dr Mencuccini. «Les scientifiques posent désormais de nouvelles et intéressantes questions sur le rôle écologique des communautés microbiennes invisibles, bien que très diversifiées, qui abritent les canopées: Est-ce qu’elles contribuent à la santé et au fonctionnement de la forêt? Est-ce qu’elles influencent la qualité de l’air que nous respirons, avec les implications importantes pour la santé humaine»? NITRIPHYLL a prouvé l’existence de nitrification biologique de Ndep au sein des canopées dans de nombreuses forêts européennes. «Cela a augmenté la sensibilisation sur le Ndep lié aux activités humaines et ses conséquences sur les forêts du monde entier», conclut la Dre Guerrieri. Par conséquent, la communauté scientifique est désormais capable de reconnaître la diversité biologique cachée dans les canopées et leur contribution au cycle de N. «NITRIPHYLL contribue à une meilleure compréhension de la façon dont la phyllosphère influence le N, et donc le cycle du carbone au sein des forêts, en ce qui concerne le Ndep et le climat».

Mots‑clés

NITRIPHYLL, forêt, N, canopée, sol, nitrification, Ndep, phyllosphère

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