Rôle des micro-organismes bénéfiques pour aider les plantes à acquérir une tolérance aux stresses environnementaux

Role of micro-organisms in adapting plants to environmental stress conditions

Unitéde Recherche en Génomique Végétale, UMR INRA 1165 – CNRS 8114 – Université d’Évry, 2 rue Gaston Crémieux, 91000 Évry, France

Auteur correspondant : Heribert Hirt, Hirt@evry.inra.fr

Reçu : 9 Juin 2012

Résumé

La survie des plantes d'épend de leur capacitaé adapter leur physiologie et leur développement aux conditions des stresses environnementaux. Cependant, diverses espèces et variétés de plantes ont des capacités très différentes pour s’adapter aux stresses et de nombreux investigateurs cherchent des gènes qui pourraient être responsables de ces qualités chez les plantes cultivées. Des études récentes ont montré que la survie de certaines espèces végétales dans des habitats extrêmes dépend d’associations microbiennes qui induisent la tolérance aux stresses. Lorsque les plantes ont colonisé des surfaces, elles ont développé des mécanismes pour répondre à l’évolution des conditions environnementales et pour s’installer dans des habitats extrêmes. Bien que de nombreuses plantes n’aient pas cette capacité d’adaptation à des conditions de stress, lorsque celle-ci existe, elle semble dépendre de l’association avec des micro-organismes. Ceci soulève un certain nombre de questions : la tolérance au stress de toutes les plantes peut-elle être améliorée lorsqu’elles sont associées avec des partenaires microbiens appropriés ? Avons-nous omis d’identifier les partenaires adéquats pour une espèce végétale donnée ou pour une variété ? Qu’est-ce qui distingue les micro-organismes et les plantes, adaptés aux conditions environnementales extrêmes, de ceux qui vivent dans des conditions modérées ? Les réponses à ces questions sont susceptibles de révolutionner la biologie végétale et pourraient introduire une nouvelle approche et de nouveaux procédés pour une agriculture durable.

Abstract

Due to their sessile nature, plants have always been confronted to various abiotic and biotic stresses in their immediate environment. As a consequence, the survival of plants depended on their ability to adjust rapidly their physiology, development and growth to escape or mitigate the impacts of stress. All plants are known to perceive and respond to stress signals such as drought, heat, salinity, attacks by herbivores and pathogens. Some biochemical processes are common to all plant stress responses including the production of certain stress proteins and metabolites, as well as the modification of the reactive oxygen species (ROS) metabolism. Although there has been extensive research in the plant stress response field, it is not yet known which factors are responsible for conferring to some plant species the capacity to colonize extreme habitats. Although considerable progress has been made in our understanding of plant stress physiology, the contribution of the plant-associated microbial community in the soil, commonly called the rhizosphere, has only recently received enhanced attention. Recent studies showed that some plant species in natural habitats require microbial associations for stress tolerance and survival. Since plants have colonized land, they have evolved mechanisms to respond to changing environmental conditions and settle in extreme habitats. Although many plants lack the adaptive capability to adapt to stress conditions, the ability of a variety of plants to adapt to stress conditions appears to depend on the association with microbes, raising a number of questions: can all plants improve stress tolerance when associated with their appropriate microbial partners? Did we miss identifying the right partners for a given plant species or variety? What distinguishes the microbes and plants that are adapted to extreme environmental conditions from those living in temperate zones? Answers to these questions are likely to revolutionize plant biology and could lead to new methods for a sustainable agriculture.