Analyse de données métagénomiques et transcriptomiques de racines de colza  

« Tout au long de leur vie, les plantes interagissent étroitement avec les microorganismes qui les entourent, dans le sol et dans l’air. Les plantes acquièrent de l’environnement de nombreux microorganismes qu’elles vont héberger. L’ensemble de ces microorganismes (bactéries, champignons, virus…) qui vivent dans un environnement spécifique de la plante (feuille, tige, racine…) est appelé microbiote. Indispensable au développement de la plante et à sa santé, le microbiote noue de multiples et complexes relations avec son hôte.

Les microorganismes présents au niveau des racines sont recrutés par la plante parmi ceux présents dans les sols : les différents sols sont de grands réservoirs de diversité en microorganismes et les pratiques culturales impactent cette biodiversité microbienne des sols. Comprendre l’impact du type de sol sur le microbiote de la plante est ainsi un enjeu pour l’agriculture et le bon développement des plantes. Pour cela, l’analyse de données métagénomiques et transcriptomiques de racines de colza peut fournir des informations précieuses sur la composition microbienne ainsi que les gènes et fonctions de la plante associés à une croissance saine du colza, les mécanismes moléculaires impliqués dans l’interaction entre le colza et les microorganismes présents dans le sol, et l’impact des pratiques agricoles sur la santé et la productivité du colza.

En 2021, plus de 13% des exploitations agricoles étaient en terre biologique, c’est-à-dire en restreignant l’utilisation de pesticides, par rapport aux terres dites « conventionnelles. La présente étude menée s’intéresse au microbiote racinaire de colza (Brassica napus) dans un sol biologique et un sol conventionnel. Il s’agit d’analyser l’impact de ces deux types de sols sur la composition et la diversité racinaires bactériennes et fongiques, et sur l’expression des gènes et ainsi des fonctions biologiques exprimées chez la plante. Pour cela, des plantes ont été cultivées dans un sol biologique ou dans un sol conventionnel (4 répétitions de 3 plantes poolées dans chaque sol).

Pour chaque pool de plantes de colza, les racines ont été prélevées et les ADN (Acide DesoxyriboNucléique) et ARN (Acide RiboNucléique) racinaires ont été extraits et séquencés pour identifier les microorganismes présents dans le microbiote racinaire (données métagénomiques) et les gènes de la plante exprimés (données transcriptomiques).

Nous avons cherché à répondre aux questions suivantes :

• A partir des données métagénomiques bactériennes et fongiques racinaires des plantes, quel est l’effet du type de sol sur les compositions microbiennes racinaires ?
• A partir des données transcriptomiques racinaires des plantes saines, quel est l’effet de la composition microbienne du sol sur les fonctions biologiques de la plante ?

Dans un premier temps, les données métagénomiques et transcriptomiques utilisées sont décrites dans notre rapport, puis la méthodologie d’analyse est détaillée avant d’interpréter les différents résultats.

L’étude du microbiote racinaire du colza a montré une composition différente en microorganismes entre les sols biologiques et conventionnels, comme certaines protéobactéries. Une analyse en réseau de bactéries a pu mettre en évidence des organismes ayant le même profil d’occurrence. Les données transcriptomiques révèlent des différences dans les fonctions biologiques, cellulaires et moléculaires exprimées des plantes. Les plantes issues de sols biologiques semblent par exemple avoir de meilleures fonctions de défenses contre les bioagresseurs et des fonctions fortement exprimées impliquées dans le transport de nutriments, ce qui est important pour une bonne croissance des plantes. »