Évolution expérimentale de Bacillus subtilis sur la racine de tomate en présence ou non de Pseudomonas fluorescens

Avec la croissance démographique constante, la sécurité alimentaire devient un enjeu crucial pour répondre à cette expansion. Actuellement, les engrais et pesticides chimiques jouent un rôle clé dans la production agricole, mais ils présentent des risques importants pour la santé humaine et l’environnement. Il est donc impératif de développer des alternatives durables. Les biofertilisants et biopesticides, produits formulés à partir de microorganismes aux propriétés bénéfiques pour la croissance et la protection des plantes, émergent comme des solutions prometteuses. Les rhizobactéries appartenant au genre Bacillus sont étudiées pour leur potentiel comme biofertilisant. Bacillus subtilis, notamment, a plusieurs mécanismes d’action bénéfiques pour la plante, tels que la solubilisation du phosphore, la production de phytohormones favorisant la croissance, et l’élicitation de la résistance systémique induite. Cependant, pour offrir ces avantages à la plante, elle doit être en mesure de la coloniser et de persister sur sa racine. Des facteurs biotiques et abiotiques peuvent influencer sa colonisation, et donc capacité en tant que PGPR (plant-growth promoting rhizobacteria). Les interactions avec les autres bactéries de la rhizosphère ont un rôle important à jouer dans son établissement racinaire. Des bactéries du genre Pseudomonas, bien que plusieurs soient aussi des PGPRs, sont connues pour inhiber Bacillus par divers mécanismes lors de leurs interactions. Dans le but de déterminer si B. subtilis était capable de s’adapter à cette inhibition et de comprendre comment elle pouvait la surmonter, j’ai élaboré une méthode d’évolution expérimentale de B. subtilis NCIB3610 sur les racines de plantules de tomates, où la bactérie évoluait seule ou en co-existence avec Pseudomonas fluorescens pendant 21 cycles. Le séquençage complet du génome des isolats évolués a révélé des mutations fréquentes dans les gènes ywcC et sinR, régulateurs négatifs de la formation de biofilm chez B. subtilis. Des essais de colonisation racinaire ont par la suite démontré que plusieurs isolats évolués étaient avantagés par rapport à la souche ancestrale lors de la colonisation individuelle, avec P. fluorescens et même en présence de d’autres espèces de Pseudomonas, soulignant l’importance d’un biofilm robuste dans la colonisation. Plus précisément, la délétion du gène ywcC chez la souche NCIB3610 nous a permis de confirmer qu’une perte de fonction de ce gène offrait un avantage lors de la colonisation racinaire dans nos conditions. En somme, notre étude indique que la compétitivité de B. subtilis dans la rhizosphère en présence d’un compétiteur est étroitement liée à une colonisation racinaire robuste. Les résultats obtenus ouvrent la voie à d’éventuelles applications dans le domaine de la colonisation bactérienne en agriculture.

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