Plateforme GenoSol et Réseau de Mesure de la Qualité des Sols (RMQS) PA Maron, S Dequiedt, L Ranjard UMR Agroécologie INRA Dijon Plateforme GenoSol

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Virginie Lepage
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1 Plateforme GenoSol et Réseau de Mesure de la Qualité des Sols (RMQS) PA Maron, S Dequiedt, L Ranjard UMR Agroécologie INRA Dijon Plateforme GenoSol

2 Enjeux microbiologie environnementale Scien9fiques Ecologie descrip9ve : décrire et comprendre la diversité microbienne des sols (distribu4on, régula4on, déterminisme) Ecologie fonc9onnelle : lien diversité fonc4on/services Ecologie de conserva9on : protéger ce patrimoine biologique Ecologie prédic9ve : an4ciper les changements Ingénierie Ecologique : u4liser ces ressources biologique pour l agriculture Techniques Développer et standardiser des ou9ls de caractérisa9on moléculaire Développer des ou9ls d analyse mathéma9que, bioinforma9que MeAre en place des référen9els d interpréta9on de la biodiversité microbienne

3 Un ou9l pour standardiser les ou9ls moléculaires et construire des référen9els

d ou4ls moléculaires 1ère fois en écologie microbienne échan4llonnage aussi ambi4eux Dequiedt et al.

4 GenoSol Genesis RMQS (unité INFOSOL) = 2200 sols : analyses physico chimiques inventaire ﬂoris4que conservatoire des sols français ECOMIC RMQS (ADEME, ANR Biodiversité, HCP) : extrac4on ADN de sol applica4on d ou4ls moléculaires 1ère fois en écologie microbienne échan4llonnage aussi ambi4eux Dequiedt et al Glob Ecol Biogeog. Biomasse microbienne des sols Ranjard et al Nature. communicagons Composi9on microbienne des sols

5 Les Services de GenoSol

6 Les RG sols dans le Conservatoire

7 Plateforme technique de caractérisa9on moléculaire Plateforme d extrac9on des ressources géné9ques (ADN) des sols Plateforme de standardisa9on d ou9ls moléculaires Sol Plateforme de développement d ou9ls mathéma9ques ADN Métagénome Abondance Diversité génétique / taxonomique / fonctionnelle Métagenomique environnementale

GnSLIMS : Ges4on des équipements des sols Ges4on des procédures (inventaire, distribu4on,

8 Informa9que BdD, référen9el, bioinforma9que Système d Informa9on Environnementale (MicroSol database ) Traçabilité et ges9on des échan9llons Référen9el sur la biodiversité microbienne GnSLIMS : Ges4on des équipements des sols Ges4on des procédures (inventaire, distribu4on, régula4on) Métrologie Ar4cula4on forte avec le CATI SIOEA (membre) et le centre d éco informa4que (Orléans)

9 GenoSol en quelques chiffres Conservatoire : o stockage : sols possible à ce jour o entrée : sols /an Plateforme technique : o extrac9ons d ADN/an o analyses pyroséquençage/an o analyses qpcr/an Microsol database : données dans MicroSol database

10 BdD et référen9els Type État d avancement Biomasse moléculaire Quan9fica9on bactéries Quan9fica9on champignons Genotypage MetaTaxogenomique

Phosphorus CEC Argiles Magnesium limons Biomasse Sables moléculaire C/N grossiers Azote C org Temp_année ETP année Précipita4ons mensuelles Précipita4ons

11 ECOMIC RMQS : Biomasse Moléculaire Microbienne à l échelle de la France RMQS DNA yield ng.g 1 soil L Zone 3 H Zone 1 AtlanGc Ocean L Zone 1 H Zone 4 H Zone 2 ph Calcaire Temperature mois ETP Calcium Limons grossiers Sable fins Potassium Phosphorus CEC Argiles Magnesium limons Biomasse Sables moléculaire C/N grossiers Azote C org Temp_année ETP année Précipita4ons mensuelles Précipita4ons annuelles H Zone 3 L Zone 2 Mediterranean sea Carte de France de la biomasse moléculaire microbienne Importance du type de sol et de son mode d usage Texture, CEC > Corg, N, ph, C/N >>> paramètres clima9ques Soil DNA yield (µg.g 1 soil)

ECOMIC RMQS : Diversité et structure géné9que

Orléans) ADN Génotypage (B ARISA) = composi9on

Cartographie de la composi9on microbienne

( 140 km de rayon) Régions écologiques de plus

Opposi9on entre régions Classement des régions

12 ECOMIC RMQS : Diversité et structure géné9que des communautés bactériennes du sol Sol (Infosol Orléans) ADN Génotypage (B ARISA) = composi9on de la communauté «Tout n est pas partout» Cartographie de la composi9on microbienne Communautés bactériennes structurées spa9alement ( 140 km de rayon) Régions écologiques de plus ou moins grandes variabilités («diversiﬁca4on») Opposi9on entre régions Classement des régions selon leur diversité régionale Sud Est > Nord > Bretagne > Landes

13 Hiérarchie des ﬁltres environnementaux : arbre de décision Paramètres physicochimie du sol Mode d usage du sol Importance du type de sol et du mode d usage des sols Paramètres locaux (notamment ph) > paramètres globaux (climat, reliefs, )

Test de la rela9on aire espèce Diversité microbienne Mise en

Approche par une fenêtre glissante (op4misée à 140 km) :

robustesse de la conclusion Schema9zed rela9onship between Z

diversité et structura9on spa9ale de l habitat à grande échelle

14 Test de la rela9on aire espèce Diversité microbienne Mise en rela9on de la rela9on aire espèces avec la rela9on aire habitat Approche par une fenêtre glissante (op4misée à 140 km) : augmenta4on de la puissance de l échan4llonnage et de la robustesse de la conclusion Schema9zed rela9onship between Z habitat and Z bacteria Diversité de l habitat Importance de la diversité et structura9on spa9ale de l habitat à grande échelle sur la diversiﬁca9on des communautés bactériennes du sol Ranjard et al Nature COMS

Du génotypage au séquençage haut débit Profil de

Structure géné9que Inventaire taxonomique

es9ma9on de la diversité Iden9fica9on de popula4ons

15 Du génotypage au séquençage haut débit Profil de génotypage Séquençage haut débit Pyroséquençage Structure géné9que Inventaire taxonomique (plusieurs 10 aines de milliers esp / sols) Vraie es9ma9on de la diversité Iden9fica9on de popula4ons d intérêts agro écologique (pathogènes, impliqués dans fer4lisa4on )

9 6000 5000 Forêt ph 7.8 4000 Gde culture ph 7.9 Forêt conifères ph 7.9 3000 Vignes ph 8.3 2000 Prairie ph 5.

16 Diversité des communautés microbienne des sols Sol ADN Séquençage haut débit = inventaire exhaus9f des communautés. RMQS Inventaire taxonomique bactérien sur les sols du RMQS 8000 Nbre OTUs 7000 Gde culture ph Forêt ph Gde culture ph 7.9 Forêt conifères ph Vignes ph Prairie ph 5.4 ph alcalin Eﬀet sol et mode d usage Forêt ph 4 (Landes) ph acide

Le RMQS, un terrain de jeu asrac9f Biogéographie de communautés fonc4onnelles (dénitrifiantes) Bru et al., ISMEj 2010.

17 Le RMQS, un terrain de jeu asrac9f Biogéographie de communautés fonc4onnelles (dénitrifiantes) Bru et al., ISMEj qpcr narg qpcr nirk qpcr nirs Patho RMQS (ANR CES , coord. S Nazaret CNRS Lyon1) : Cartographie de l abondance d Acinetobacter Nazaret et al. In prep. (cellule. g -1 de sol)

Le RMQS un terrain de jeu asrac9f DIMIMOS (ANR Systerra) : lien

0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0

t elle de la biodiversité? La France stocke t elle du carbone?

18 Le RMQS un terrain de jeu asrac9f DIMIMOS (ANR Systerra) : lien diversité microbienne fonc4onnement biologique de sols 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0, RespiraGon CO 2 sols Traduc9on La France gagne t elle de la biodiversité? La France stocke t elle du carbone? Diversité des mycorhizes dans les sols français : Coll. Dirk Ridecker.

Remerciements Financeurs et partenaires Les équipes de

Dequiedt PA Maron C Mougel Melanie Lelièvre Fabien Morin

Arrouays Claudy Jolivet, Nicolas Saby CNRS-Université Lyon I

Joffre Université Nice Richard Christen Ecole Centrale de

19 Remerciements Financeurs et partenaires Les équipes de recherche INRA Dijon UMR MSE - Plateforme GenoSol Samuel Dequiedt PA Maron C Mougel Melanie Lelièvre Fabien Morin Sébastien Terrat INRA Orléans - Unité Infosol Dominique Arrouays Claudy Jolivet, Nicolas Saby CNRS-Université Lyon I Jean Thioulouse Sylvie Nazaret Guy Perriere CEFE Richard Joffre Université Nice Richard Christen Ecole Centrale de Lyon Pascal Simonet, Saliou Fall, Aurélie Faugier Genoscope P Wincker E Pelletier

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27 MicroSol database, le Premier Système d Information Environnemental sur la Microbiologie des Sols F.E.R. Morin (1), S. Dequiedt (1), V. Koyao-Darinest (2), B. Toutain (2), S. Terrat (1), M. Lelièvre