Diversité et structure des communautés de champignons mycorhiziens le long de gradients altitudinaux en Europe.

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1 Colloque de Génomique Environnementale Session 7: Métagénomique et diversité des écosystèmes microbiens Diversité et structure des communautés de champignons mycorhiziens le long de gradients altitudinaux en Europe. Aurore Coince UMR1136, INRA Nancy, INRA/Université de Lorraine, IFR110, Champenoux, France 29 Novembre 2011 Lyon 1

2 Contexte Apple 2

3 Contexte Multiplicité des variables Température Précipitations Hôte, succession N atmosphérique Humidité du sol D après Dighton & Mason, 1985 ph, C, N, P etc 3

4 Contexte Multiplicité des variables Température Précipitations Hôte, succession N atmosphérique Humidité du sol D après Dighton & Mason, 1985 ph, C, N, P etc Quels sont les facteurs influençant la RICHESSE et la COMPOSITION des communautés fongiques? 4

5 Diversité et structure des assemblages fongiques le long de gradients d altitude. Objectifs : décrire les assemblages fongiques le long de gradients d altitude évaluer les effets relatifs de variables climatiques (températures, précipitations) et édaphiques (C, N, P, C/N, ph) sur ces assemblages. 5

6 Diversité et structure des assemblages fongiques le long de gradients d altitude. Objectifs : décrire les assemblages fongiques le long de gradients d altitude évaluer les effets relatifs de variables climatiques (températures, précipitations) et édaphiques (C, N, P, C/N, ph) sur ces assemblages. Intérêts de la métagénomique : i) nombre d échantillons ii) profondeur d investigation iii) échelle spatiale 6

7 Méthodologie Altitude proxy des variations climatiques VOSGES PYRENEES ALPES APENNINS Fagus sylvatica (11 altitudes) 7

8 Méthodologie Altitude proxy des variations climatiques VOSGES GUADARRAMA PYRENEES Pinus sylvestris (9 altitudes) Collaboration avec Ana Rincón (CSIC) 8

9 Méthodologie Echantillonnage (900 carottes de sol) ~5 m ~25 m Isolement des racines, lyophilisation, broyage Extraction d ADN génomique Amplification de la région ITS fongique Pyroséquençage 454 (Génoscope) Analyses bioinformatiques 9

10 Méthodologie d analyse bioinformatique «DEMULTIPLEXAGE» sfffile Filtres de QUALITÉ «Trimming» Mothur + «Denoising» Mothur + Extraction ITS1 ITS extractor «CLUSTERING» -MOTUs (97%)- BlastClust CD-hit UClust(4x) ALIGNEMENT BLASTN (NCBI DB) ASSIGNEMENT TAXOMOMIQUE BLASTN (NCBI DB) «CLUSTERING» TAXOMOMIQUE MEGAN 10

11 Méthodologie d analyse bioinformatique «CLUSTERING» -MOTUs (97%)- UClust(4x) ASSIGNEMENT TAXOMOMIQUE BLASTN (NCBI DB) MATRICE des COMMUNAUTES ANALYSES STATISTIQUES R MATRICE ENVIRONNEMENTALE 11

12 Résultats Richesse estimée en MOTUs (97% homologie, mini 5 séquences/motu) Fagus sylvatica champignons Alpes (3) Pyrenees Pyrénées (5) Vosges (3) ECM Estimated nb of fungal OTU Value used for estimate of OTU diversity Estimated nb of EcM OTU Value used for estimate of OTU diversity Nb Reads Nb Reads 240 < Nb de MOTUs fongiques < < Nb de champignons ECM <

13 Résultats Facteurs corrélés à la RICHESSE Fagus sylvatica pas d effet des variables climatiques sur la RICHESSE fongique et ECM pas de relation RICHESSE fongique ph du sol Estimated nb of OTU ALP-1000 PYR-830 VGS-380 VGS-1180 PYR-490 PYR-1530 pvalue = ALP-1450 PYR-1190 PYR-130 VGS-550 ALP-750 Alpes (3) Pyrenees Pyrénées (5) Vosges (3) Relation : richesse ECM - ph du sol Soil ph 13

14 Résultats Facteurs corrélés à la COMPOSITION fongique Alpes (3) Pyrenees Pyrénées (5) Vosges (3) Fagus sylvatica 12.2% A F C A x e ALP-1000 PYR-830 ALP-1450 PYR-1530 PYR-1190 VGS-380 VGS-550 VGS-1180 ALP-750 PYR-490 PYR % AFC Axe 1 14

15 A F C A x e Facteurs corrélés à la COMPOSITION fongique Alpes (3) Pyrenees Pyrénées (5) Vosges (3) PYR-830 VGS-380 VGS-550 PYR-130 ALP-1000 VGS % AFC Axe 1 ALP-1450 PYR-490 ph du sol = 1er facteur PYR-1530 PYR-1190 ALP % AFC Axe 1 AFC Axe VGS-380 ALP-1000 VGS-1180 PYR-130 PYR-830 VGS-550 PYR-490 ALP pvalue = PYR-1530 Soil ph ALP-750 Résultats Fagus sylvatica pvalue = Mean annual temperature ( C) PYR

16 Collaboration avec Ana Rincón (CSIC) Résultats Facteurs corrélés à la COMPOSITION en ECM Axe 1 = ph du sol 7,4% Pinus sylvestris Guadarrama_1850_A Guadarrama_1500_A Guadarrama_1850_B Guadarrama_1500_C Guadarrama_1500_B Guadarrama_1850_C Guadarrama_1250_B Vosges_900_A Guadarrama_1250_C Pyrenees_1800_B Pyrenees_1800_C Pyrenees_1800_A Vosges_900_C 9.7% Vosges_300_A Vosges_600_A Vosges_600_C Guadarrama_1250_A Vosges_900_B Vosges_300_C Vosges_300_B Vosges_600_B Pyrenees_1200_A Pyrenees_1500_B Pyrenees_1200_B Pyrenees_1200_C Axe 1 = ph du sol Axe 2 = altitude (température ou précipitations?) Pyrenees_1500_C Pyrenees_1500_A 16

17 Conclusions Quels sont les facteurs liés à la RICHESSE et la COMPOSITION des communautés fongiques? Sous Fagus sylvatica - pas d effet des variables climatiques sur la RICHESSE fongique et ECM, mais effet du ph sur la RICHESSE ECM - facteurs liés à la COMPOSITION en espèces fongiques - 1 st : paramètre édaphique (ph du sol) - 2 nd : variable climatique (température moyenne annuelle) Sous Pinus sylvestris -facteurs liés à la COMPOSITION en ECM - 1 st : paramètre édaphique (ph du sol) - 2 nd : altitude (variable climatique?) 17

18 Diversité et structure des assemblages fongiques le long d un gradient LATITUDINAL Perspectives Fagus sylvatica SLU, Suède IBL, Pologne INRA, France (Bordeaux, Nancy, Rennes) UNITUS, Italie CSIC, Espagne ~ 30 sites 18

19 Remerciements UMR 1136 Interactions Arbres-Microorganismes Encadrement : B. MARCAIS & M. BUEE CSIC, Madrid A. RINCON B. SANTAMARIA-PEREZ Support technique : O. CAEL C. BACH L. RENARD Support bioinformatique : C. MURAT J. LENGELLE E. MORIN F. MARTIN INRA, Bordeaux T. CORDIER X. CAPDEVIELLE C. VACHER CEMAGREF, Grenoble E. DEFOSSEZ G. KUNSTLER UNITUS, Viterbo M. STRADAIOLI A-M. VETTRAINO 19