Diversité des co m m unautés bactériennes du sol en forêt boréale mixte. Josyanne Lamarche Université de Sherbrooke Le 20 Novembre 2002

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Jean-François Fradette
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1 Diversité des co m m unautés bactériennes du sol en forêt boréale mixte Josyanne Lamarche Université de Sherbrooke Le 2 Novembre 22

2 Introduction CCMF: Critères et indicateurs de l aménagement durable des forêts au Canada Conservation de la biodiversité avec maintien et amélioration de la productivité des écosystèmes forestiers Importance de la flore microbienne du sol sur la productivité végétale

3 Introduction Forêt boréale Augmentation de la diversité végétale Forêt tropicale Augmentation de la diversité des organismes du sol

4 Sonia Légaré Diversité végétale Gavin Kernaghan Diversité des ECMs Type de peuplement Âge du peuplement Dépôt géologique Tonia de Bellis Diversité des VAMs Josyanne Lamarche Diversité bactérienne

5 Objectifs Facteurs pouvant avoir un impact sur la diversité et la structure des communautés bactériennes du sol: composition végétale qualité chimique de la litière âge du peuplement lumière et rhizodéposition type de dépôt quantité de nutriments et drainage

6 Objectifs Type de peuplement Âge du peuplement Dépôt géologique Diversité fonctionnelle Diversité génétique Disponibilité des éléments nutritifs du sol État écophysiologique des micro-organismes

7 Pourquoi les bactéries du sol organique? bactéries efficacité d extraction (essais Biolog ) complément aux études déjà en cours sur les mycorhizes sol organique diversité végétale activité microbienne plus propre

Schéma expérimental Argile Till Année de feu 187 1916-1923 1944 1964 187 1916-1923 1944 1964 Peuplier faux-tremble 3 3 3 3 3 3 3 3 Bouleau blanc 3 3 3 3 3 3 3 Pin gris 3 3 Épinette/Sapin 3 3 3 3 3 3

8 Schéma expérimental Argile Till Année de feu Peuplier faux-tremble Bouleau blanc Pin gris 3 3 Épinette/Sapin Nb de parcelles * Échantillonnage effectué en août 21 et 22 sur des placettes permanentes de 1 m X 1 m situées dans la Forêt d Enseignement et de Recherche du Lac Duparquet, Duparquet (Abitibi)

9 Hypothèses de recherche Diversité bactérienne et structure de la communauté: Selon le type de peuplement: Feuillus > Conifères Qualité chimique de la litière Diversité des strates herbacée et arbustive Selon l âge du peuplement: avec l âge Lumière Rhizodéposition

10 Hypothèses de recherche Selon le dépôt: Argile > Till Nutriments (quantité et disponibilité) ph Selon l état physiologique: avec les paramètres Stress métabolique Biomasse Corrélation positive entre la diversité fonctionnelle et la diversité génétique

11 Quelques faits sur la diversité bactérienne du sol seulement 1% des bactéries du sol peuvent être cultivées en laboratoire; 5-8 % peuvent être extraites (Faegri et al., 1977) bactéries par gramme de sol sec (Torsvik et al., 199) environ 1 génomes bactériens différents dans 1 g de sol (Torsvik et al., 1994)

Matériel et méthodes Diversité fonctionnelle (BIOLOG ) 31 sources différentes de carbone Extraction des bactéries Inoculation de la suspension

12 Matériel et méthodes Diversité fonctionnelle (BIOLOG ) 31 sources différentes de carbone Extraction des bactéries Inoculation de la suspension bactérienne (dilution 1 ) Utilisation de la source de carbone (respiration)! réduction du tétrazolium par CO 2! développement d une coloration violet

13 Matériel et méthodes Calcul de la diversité fonctionnelle (inspiré de l indice de Shannon): H = - p i (ln p i ) où pi est l absorbance relative d une cuvette sur l absorbance totale de la plaque

14 Résultats Indice de diversité fonctionnelle (H ) Aucune différence significative entre les différents traitements PCA pour vérifier les différences dans la structure des communautés bactériennes

15 PCA Épinette/ Sapin Peuplier-faux-tremble Bouleau blanc Pin gris PCA PCA PCA 1

16 Till Épinette/ Sapin Peuplier faux-tremble Bouleau blanc Pin gris Argile PCA PCA PCA 1

17 2 Épinette/ Sapin 2 Peuplier faux-tremble 1 Till Argile 1 PCA Bouleau blanc 8 Pin gris PCA PCA 1 PCA 1

18 Till Argile Till (avec PIG) Argile (avec PIG) PCA PCA PCA 1 PCA 1

19 ph (eau) ph (KCl) K disp. (mg/g sol) Ca disp. (mg/g sol) Mg disp. (mg/g sol) Mn disp. (mg/g sol) Al disp. (mg/g sol) Ca total (mg/g sol) K total (mg/g sol) Mg total (mg/g sol) P total (mg/g sol) Argile 5,15 ±,51 4,96 ±,45 1,36 ±,3 7,8 ± 2,34,59 ±,19,42 ±,25,4±,2 14,91 ± 4,61 3,69 ± 1,51 2,2 ±,8 1,56 ±,26 Till 4,49 ±,53 4,25 ±,39 1,18 ±,3 4,76 ± 1,61,4 ±,16,65 ±,46,1 ±,12 8,79 ± 3,16 2,26 ±,56 1,7 ±,46 1,41 ±,28 Données D. Paré, 1999

20 Particularités du pin gris Sites pauvres en nutriments Sites xériques À suivre

21 Matériel et méthodes Diversité génétique (t-rflp: Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) ADN procaryote Amplification du gène codant pour l ARNr 16S Digestion du fragment amplifié Séparation et détermination de la taille des fragments

22 Amplification en chaîne (PCR) Produits de PCR de 926 pb dont une extrémité est marquée à la Cyanine5 ( )

23 ** Ajout d enzyme de restriction

24 P.M. Pop. A Pop. B Pop. C

25 Résultats préliminaires Indice de biodiversité (Shannon) Aucune différence significative entre les différents traitements Identification de groupes bactériens (via RDP) À faire méthanotrophes (décomposition) commensaux de la flore intestinale animale différence de structure génétique de la communauté (PCA?) importance écologique des différents groupes

26 Conclusion Communautés bactériennes diversifiées dans le sol organique Différence dans la structure des communautés bactériennes: peuplements de pin gris; argile vs till quantité et disponibilité des nutriments état physiologique de la communauté Liens avec la diversité végétale et la productivité à venir

27 Remerciements Robert Bradley (directeur) Yves Bergeron (co-directeur) Carole Beaulieu & Ryszard Brzezinski (Conseillers) David Paré (banques de données) Assistants de terrain et de labo Marie-Hélène Longpré & Sonia Légaré Collègues de labo CRSNG Tembec & Norbord

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