Application biotechnologiques des Actinobactéries pour l’amélioration de l’efficacité agronomique du phosphate et du potassium naturels en vue d’une meilleure productivité de la betterave à sucre.

Abstract

L’objectif de cette thèse est d’explorer la capacité des souches d’Actinomycètes isolés de la rhizosphère de la betterave sucrière dans la région de Béni Mellal-Khenifra (Maroc) à solubiliser le phosphate (P) et le potassium (K) naturels et à limiter la croissance des Fusarium spp., champignons phytopathogènes isolés des champs infectés de la betterave à sucre, en vue de développer de nouveaux bio-produits ayant à la fois les activités de biofertilisants et de biocontrôle. Parmis les 164 isolats d’Actinomycètes étudiés, seuls 27 avaient la capacité de croître sur un milieu minimum synthétique (MMS) contenant le phosphate naturel (PN) et le tri-calcium phosphate (TCP) insolubles comme seules sources de P. Seuls les 10 isolats ayant montré la croissance la plus active sur MMS+PN ont été retenus pour les études ultérieures. Par la suite, le suivi de la concentration du P relarguée dans le MMS+ PN et MMS+ TCP liquides a été réalisé pendant 5 jours de culture pour les 10 isolats sélectionnés. Une solubilisation effective et marquante a été démontrée pour les deux formes de P insolubles et pour les isolats étudiés. Ainsi, la quantité de P solubilisée varie de 148.05 μg/ml à 3.05 μg/ml dans le cas du PN et de 180.83 μg/ml à 1.94 μg/ml dans le cas de TCP. De plus, ces 10 isolats ont montré la capacité à produire des sidérophores. Cette aptitude peut être l’un des mécanismes impliqués dans la solubilisation de P puisqu’une acidification significative a été aussi soulevée lors de la culture pour certaines souches. Les 10 isolats étudiés ont montré aussi une capacité à solubiliser le potassium naturel (KN), sous forme d’orthoclase, comme seule source de K. La quantité de K soluble libérée allait de 3,8 mg/l à 216,6 mg/l après 5 jours de culture sur le milieu Alexandrof liquide. Une évaluation de la production de l’acide indole acétique (AIA) a été réalisées sur le milieu liquide Luria-Bertani supplémenté en L-tryptophane et a révélé la capacité des 10 isolats à produire de l’AIA à un taux très élevé allant jusqu’à 22,3 g/ml. Nous avons par la suite montré que les 10 isolats ont une activité de biocontrôle contre des microorganismes tests et contre les trois espèces de Fusarium spp. isolés et identifiées à partir des champs de la betterave à sucre infectés et ceux à différents pourcentages d'inhibition (PI) allant de 6,9 % à 55,4 %. La caractérisation moléculaire des 10 isolats a montré qu’ils appartenaient au genre Streptomyces. Par la suite une évaluation de la contamination des sols des sites d’étude en oligo-éléments toxiques a été réalisée en utilisant les différents indices spécifiques. Les résultats obtenus montrent que certains sols agricoles étudiés étaient contaminés par divers métaux lourds et métalloïdes tels que l’As, Ba, B, Co, Ge, Nb et Mo. Un sol non pollué a ainsi pu être sélectionné pour nos études ultérieures sur l’efficacité agronomique des souches d’actinomycètes les plus performantes. Par ailleurs, l’effet de l’inoculation des graines certifiées de la betterave sucrière par deux souches (Streptomyces bellus, SB, et S. saprophyticus, SS) les plus performantes dans un sol enrichi par le PN ou le KN a été évalué lors des essais sous serre en conditions contrôlées. Les résultats montrent que ces souches augmentent le taux de la matière sèche des racines, le nombre des feuilles et la longueur des tiges et des racines de la betterave sucrière par rapport aux traitements non inoculés. De plus, la souche SB, en particulier, influencent positivement les taux de chlorophylles et des carotenoïdes de la betterave sucrière. Ainsi, ces deux souches ont montré un effet protecteur efficace contre la pourriture racinaire causée par Fusarium equiseti et F. fujikuroi qui est de 100% et 75%, respectivement. D’autres essais agronomiques au champ ont été conduits dans un champ non pollué, non prétraité par l’intrant chimique et naturellement pauvre en P et K. Les deux souches testées ont amélioré le rendement de la betterave à sucre par rapport aux témoins (plantes non inoculées). Cette étude a démontré que les Actinomycètes endémiques de la rhizosphère de la betterave à sucre possèdent des capacités intéressantes et multiples de leurs aptitudes de solubilisation de PN et KN, de productions des hormones de croissance, des acides organiques et des sidérophores jusqu’à des capacités de biocontrôle contre les phytopathogènes. Ce travail de thèse pourrait contribuer à l’élaboration d’un nouveau BIO-ENGRAIS et BIO-FONGICIDE bénéfique pour la nutrition et la protection des plantes et plus respectueux de l'environnement que les engrais chimiques actuellement utilisés.