Mycorhizes arbusculaires – Australie du Sud

Points clés

• Les mycorhizes arbusculaires (AM) sont généralement des associations bénéfiques (symbioses) entre les racines des plantes et les champignons du sol spécialisés.
• Une forte colonisation AM indique une bonne santé des sols et des cultures.
• Les associations AM peuvent être la voie dominante d’absorption du phosphore (P) et du zinc (Zn), mais elles sont également importantes pour d’autres nutriments.
• Presque toutes les plantes cultivées peuvent former des associations AM à l’exception des lupins et des brassicas tels que le canola.
• Les séquences de culture (lupin, canola et longues jachères) qui ont des périodes prolongées sans plantes AM peuvent réduire l’absorption des nutriments et le rendement des cultures hôtes suivantes.
• Le travail du sol et les fongicides réduisent la colonisation des cultures.

Contexte

Les mycorhizes arbusculaires (MA) sont généralement des associations bénéfiques (symbioses) entre les racines des plantes et les champignons du sol spécialisés. Il y a de fortes chances que tous les champignons AM présents dans un sol particulier puissent coloniser toutes les plantes qui y sont cultivées. Seules quelques plantes ne forment pas de symbioses AM. Il s’agit notamment du canola et d’autres brassicas (famille des choux), des lupins (toutes les autres légumineuses cultivées et de pâturage sont des AM), de la betterave et des épinards, sinon pratiquement toutes les espèces cultivées forment ces associations. Une forte colonisation AM est une indication importante de la bonne santé des sols, bien que cela ne soit pas toujours reconnu.

La symbiose est basée sur l’échange de nutriments: le champignon augmente la capacité des racines hôtes à absorber les nutriments tandis que la plante fournit au champignon des sucres. Fait important, les champignons AM poussent dans le sol ainsi qu’à l’intérieur des racines et leurs fils fins (hyphes) s’étendent et se ramifient dans les pores du sol (figure 1), augmentant la quantité de sol à partir de laquelle les plantes hôtes peuvent extraire les nutriments. Ces fils agissent également pour propager la symbiose d’une plante à l’autre et pour stabiliser la structure du sol.

Avantages de la symbiose AM

Des expériences ont montré des variations dans l’absorption des nutriments, la croissance ou les avantages de rendement que les plantes obtiennent des symbioses AM. Cela a donné lieu à des points de vue mitigés sur l’importance de la MA dans les systèmes de culture australiens. L’ampleur de la réponse à la MA dépend de l’espèce végétale, ainsi que de la disponibilité des nutriments du sol et des applications d’engrais. Les espèces qui présentent de grands avantages peuvent avoir des systèmes racinaires peu développés et des poils racinaires courts et certaines ne peuvent pas pousser correctement à moins d’être AM. Ces plantes reçoivent des « P supplémentaires » de leurs partenaires fongiques, de sorte que la gestion de l’augmentation des populations de champignons AM sera utile et peut entraîner des économies d’engrais.

Figure 1: Racine de blé tachée montrant des structures fongiques AM (bleu).

Les plantes telles que les céréales avec des systèmes racinaires très étendus et de longs poils racinaires ont une capacité naturelle élevée à absorber les nutriments et on croyait que les champignons AM n’apportaient aucun avantage. Cependant, de nouveaux travaux sur des sols d’Australie méridionale ont montré que même lorsque le blé ou l’orge présentent peu ou pas d’avantages en termes de croissance ou de rendement, les champignons AM peuvent fournir une grande proportion de la plante P (figure 2). Cela signifie qu’un dialogue subtil entre les partenaires végétaux et fongiques détermine comment ils partagent les tâches d’absorption des nutriments (Smith et Smith 2010).

Figure 2 : L’ajout de P (20 mg/kg de sol) au sol de Cungena, péninsule d’Eyre, SA n’a pas eu d’incidence significative sur la proportion de P délivrée aux plants de blé par les champignons AM (Li et al. 2006). Financement de SAGIT.

Survie et gestion des champignons AM

Les champignons AM sont entièrement dépendants des plantes pour les sucres et ne peuvent donc pas croître à moins de pouvoir coloniser les racines des plantes. Entre les cultures, ils survivent dans le sol sous forme de spores (figure 3), de fils fins (hyphes) dans le sol et à l’intérieur de fragments de racines mortes, qui agissent comme des unités infectieuses lorsque de nouvelles plantes poussent. Les unités infectantes survivent bien dans un sol sec, même à des températures australiennes assez élevées, mais aussi dans des sols canadiens froids. Lorsque le sol est rebouché, comme à la pause de la saison, les unités infectantes germent et recherchent de nouvelles racines de plantes pour coloniser et obtenir des sucres.

Figure 3 : Spores de champignons AM extraites du sol. Les plus grands ont la taille d’une tête d’épingle.

Si les plantes qui forment des symbioses AM germent également, les champignons AM coloniseront les racines, fournissant à leurs partenaires végétaux des nutriments et construisant ces populations fongiques bénéfiques pour le cycle suivant. Si les plantes sont absentes ou ne sont pas capables de former des mycorhizes, les populations fongiques diminueront et ne profiteront donc pas à la prochaine culture hôte potentielle (figure 4). Ces connaissances constituent la base de pratiques qui peuvent améliorer les populations de champignons AM.

Figure 4: La densité des spores fongiques AM dans le sol a eu un effet marqué sur le développement de la colonisation AM dans les céréales (résultats de John Baon).

Évitez les jachères nues lorsque le sol est humide. De nombreuses cultures (par exemple le coton, le maïs, le pois-pigeon, le tournesol) qui ont montré une croissance médiocre et une absorption insuffisante de P ou de Zn après une longue jachère nue dans le Queensland, n’ont pas été colonisées de manière adéquate par les champignons AM. Le même problème est susceptible de se produire après la croissance de cultures non mycorhiziennes (chou, canola, lupin). Les cultures en rotation et les pâturages qui forment des symbioses AM maintiendront l’infectiosité du sol (Seymour, 2009). Certaines mauvaises herbes peuvent aider à maintenir des populations fongiques viables pendant les périodes de jachère.

Un travail du sol minimal est bénéfique pour les populations mycorhiziennes et pour la fonction de la symbiose, car il minimise les dommages causés aux fins fils fongiques qui forment autrement un pont entre les plantes.

Les producteurs pourraient se demander si l’application d’un inoculum fongique AM est économiquement réalisable, mais la disponibilité commerciale en Australie est actuellement limitée. Les procédures d’assurance de la qualité doivent garantir que les agents pathogènes ne sont pas présents dans les inocules AM et que l’inoculation entraînera une forte colonisation des cultures. Des tests à petite échelle avec des hôtes potentiels de cultures dans différents types de sols sont recommandés avant de réaliser un investissement important et il est préférable de demander l’avis d’experts et de connaître la densité fongique de la MA dans les sols de votre ferme avant l’application de l’inoculum – seuls les champignons AM en petit nombre bénéficieraient de l’inoculation.

Autres lectures et références

Li H-Y, Smith S E, Holloway R E, Zhu Y-G et Smith F A (2006) Les champignons mycorhiziens arbusculaires contribuent à l’absorption du phosphore par le blé cultivé dans un sol fixateur de phosphore même en l’absence de réponses positives à la croissance, New Phytologist, 172:536-543.

Seymour N (2009) Mycorhizes and their influence on P nutrition, Australian Grain, juillet août, p 23-24.

Smith SE et Smith FA (2010) ‘Le rôle des champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF) dans la nutrition du phosphore des cultures: a need for
changed ideas’, Résumé des systèmes agricoles de la péninsule d’Eyre 2010. pp 125 – 127.

Auteur: Sally Smith, Maria Manjarrez et Andrew Smith (Université d’Adélaïde).