Gestion du microbiome pilotée par les plantes par l'inhibition biologique de dénitrification : une nouvelle stratégie pour limiter la perte d'azote dans les agroécosystèmes – Plant-MANA

Actuellement, une grande quantité de l'azote ajouté aux agroécosystèmes se retrouve dans l'atmosphère et dans les écosystèmes terrestres et aquatiques, ce qui rend le cycle de l'azote incontrôlable et entraîne divers problèmes, tels que l'eutrophisation et l'augmentation des émissions d'oxyde nitreux. Dans ce contexte, sous l'impulsion de la Commission européenne (CE, 2022) et avec la promotion de solutions basées sur la nature, de nouvelles stratégies pour une gestion plus durable de l'azote dans le sol (i.e, l'amélioration de la rétention de l'azote dans les écosystèmes) sont explorées. Dans le cadre du projet Plant-MaNA, nous proposons une approche originale pour la micro-gestion du cycle de l'azote, en utilisant le contrôle du microbiome par les plantes. Cette approche sera évaluée sur une centaine d'espèces végétales (céréales, horticulture, floriculture, alimentation animale, sylviculture, oléagineuses et biocarburants) couvrant une diversité d'agro-écosystèmes productifs. En rupture avec les stratégies basées sur les inoculants microbiens, ce projet propose d'utiliser la plante comme moteur de la gestion du microbiome du sol en utilisant la stratégie d'inhibition biologique de la dénitrification (BDI) de la plante et les traits fonctionnels de la plante. Pour développer cette nouvelle solution basée sur la nature pour la micro-gestion de l'azote dans les agroécosystèmes, le projet Plant-MaNA a deux objectifs principaux (1) explorer la biodiversité végétale et la stratégie d'inhibition biologique de la dénitrification (BDI) que pilotent les procyanidines, comme une nouvelle approche pour une nutrition durable des plantes en azote, (2) fournir aux gestionnaires et aux acteurs une nouvelle façon de repenser les écosystèmes productifs (en particulier les écosystèmes de plantes cultivées) sur la base scientifique de l'agroécologie et de solutions fondées sur la nature pour sélectionner des génotypes de plantes capables de contrôler et de gérer le microbiome de l'azote dans les sols. Notre projet vise donc à répondre aux questions suivantes : Comment la production de procyanidines racinaires est-elle phylogénétiquement distribuée au sein des angiospermes ? La production de procyanidines racinaires conduit-elle toujours à un impact sur le microbiote du sol et à une stratégie BDI, en particulier chez les plantes cultivées ? La stratégie BDI est-elle efficace pour la micro-gestion du cycle de l'azote à travers des multiples génotypes de plantes et des conditions de production au champ ?
Pour répondre à ces questions de recherche, le projet s'appuie sur l'expertise complémentaire des trois équipes spécialisées dans le fonctionnement du cycle de l'azote (LEM - Partenaire 1), l'écologie végétale (LEHNA - Partenaire 3), et la gestion du microbiome végétal (IRHS - Partenaire 2). Le projet Plant-MaNA générera de nouvelles connaissances fondamentales et appliquées sur l'émergence et le développement d'une stratégie végétale innovante pour l'acquisition de ressources azotées et pour exploiter les interactions du microbiome végétal pour la gestion de l'azote dans les agroécosystèmes, sur la base de nouvelles connaissances de base : 1) nous fournirons pour la première fois une caractérisation extensive de la production de procyanidines racinaires chez les plantes à fleurs ; 2) nous déterminerons si les procyanidines racinaires sont associées à la stratégie BDI et aux gains de fitness à travers la phylogénie des angiospermes, ce qui suggère un rôle important de cette stratégie pour la nutrition azotée des plantes et 3) nous validerons l'efficacité de la stratégie BDI pour la microgestion de l'azote à travers divers génotypes de plantes et d’agro-écosystèmes productifs pertinents.