Etude comparative des micro-organismes de la rhizosphère de Dendrobium nobile avec différents substrats épiphytes
Le Dendrobium a été mentionné pour la première fois dans le "Shennong Bencao Jing" et a une longue histoire d'utilisation médicinale. Le Dendrobium nobile Lindl a été mentionné pour la première fois dans le "Compendium of Materia Medica", et le Dendrobium nobile actuellement utilisé est décrit dans le "Compendium of Materia Medica" comme "Dendrobium en grappes sur les rochers. Ses racines sont enchevêtrées et denses, ses tiges et ses feuilles sont blanches et molles. Ses tiges et ses feuilles sont toutes vertes, et ses tiges et ses feuilles sont jaunes, avec des fleurs rouges... Le Dendrobium est court et solide, tandis que le Dendrobium est long et faible, ce qui permet de le distinguer facilement. On le trouve partout, mais celui du Sichuan est le meilleur. L'une des sources de Dendrobium officinale dans l'édition 2020 de la pharmacopée chinoise, est utilisée comme médicament avec des tiges fraîches ou séchées et a pour effet de nourrir l'estomac, de produire de la salive, de nourrir le yin et de dissiper la chaleur. La "Materia Medica nouvellement révisée" indique : "Celui qui pousse sur la pierre (Dendrobium officinale) l'emporte. Le "Compendium of Materia Medica" indique qu'"il y a aussi celles qui poussent sur les chênes, appelées dendrobium, qui sont inutiles". On peut constater que les substrats épiphytes de Dendrobium officinale transportés par les herbes chinoises traditionnelles tout au long de l'histoire se composent principalement de deux types : les substrats rocheux et les substrats boisés, ceux qui ont des tiges épaisses, des nœuds courts et ceux qui poussent sur des rochers étant de meilleure qualité.
Le Dendrobium officinale contient principalement des alcaloïdes, des polysaccharides, des phénols, des flavonoïdes et d'autres composés, qui ont des effets pharmacologiques tels qu'antioxydants, antitumoraux et anti-cataractes. La capacité de reproduction de Dendrobium chrysotoxum est faible dans les conditions naturelles, et sa croissance est lente. La surexploitation et la destruction du Dendrobium chrysotoxum sauvage ont pratiquement épuisé ses ressources naturelles. Ces dernières années, avec la promotion des techniques de culture artificielle, la culture en serre (avec des substrats fixés tels que du bois segmentaire, du grès grossier, des copeaux de bois grossiers, etc.) et la culture sauvage simulée en sous-étage (avec des substrats fixés tels que des pierres et des arbres en sous-étage) sont devenues les principaux modes de culture du Dendrobium officinale. Des études sur le Dendrobium nobile avec différents substrats attachés ont montré que la qualité des pierres attachées est meilleure que celle des arbres attachés. Notre groupe de recherche a rapporté les différences de produits métaboliques et d'activité antioxydante entre deux substrats épiphytes de Dendrobium chrysotoxum. Le nombre et le contenu relatif des produits métaboliques du Dendrobium chrysotoxum cultivé avec des substrats épiphytes étaient significativement plus élevés que ceux du Dendrobium chrysotoxum cultivé avec des substrats épiphytes ; la capacité antioxydante du Dendrobium nobile cultivé avec des pierres attachées est plus élevée que celle du Dendrobium nobile cultivé avec des arbres attachés. Toutefois, en raison du manque de recherches approfondies sur la corrélation entre la qualité des substrats fixés et les matériaux médicinaux, ainsi que de la bonne apparence et de la valeur ornementale des substrats ligneux tels que les fleurs et les tiges de Dendrobium officinale, un grand nombre de "Dendrobium officinale" circulent sur le marché, ce qui affecte l'efficacité clinique.
Les micro-organismes sont étroitement liés à la culture et à la qualité de la médecine traditionnelle chinoise. Le microbiote de la rhizosphère est une communauté microbienne qui colonise les racines des plantes et sert de support important pour l'échange de matière entre les plantes et l'environnement. La diversité du microbiote de la rhizosphère est en corrélation avec l'environnement de croissance des plantes. Il existe une certaine corrélation entre la diversité des arbres et la diversité microbienne de la rhizosphère de la population où se trouve l'orchidée à bec de Pékin. L'étude des champignons dans la rhizosphère et la rhizosphère de Magnolia grandiflorus a révélé qu'il existe des différences dans la composition, la structure et l'abondance relative des champignons entre les différentes parties et régions, qui sont étroitement liées à l'environnement de croissance tel que l'humidité et les conditions nutritionnelles. Des études antérieures ont montré que les micro-organismes des racines (micro-organismes de la rhizosphère et champignons mycorhiziens) des orchidées sont étroitement liés à leur croissance, comme la germination des graines, l'accumulation des composants, la résistance aux maladies et au stress. Les recherches sur les champignons mycorhiziens des espèces de Dendrobium de la médecine traditionnelle chinoise, telles que Huoshan Dendrobium, Tiepi Dendrobium et Jinchai Dendrobium, ont révélé qu'ils sont largement distribués dans leurs racines, y compris les champignons Ascomycota et Basidiomycota ; il existe une certaine corrélation entre la composition des champignons mycorhiziens dans les différentes espèces de Dendrobium et l'environnement de culture de l'hôte. Les recherches sur les bactéries endophytes des plantes médicinales du genre Dendrobium, telles que Dendrobium officinale et Dendrobium nobile, ont montré que le nombre et les types de bactéries endophytes varient en fonction de l'habitat et sont étroitement liés au degré de colonisation des champignons mycorhiziens. Cependant, il n'existe aucun rapport sur l'étude comparative de la diversité et des différences des micro-organismes de la rhizosphère dans différents substrats épiphytes de Dendrobium officinale, ni sur la corrélation entre les micro-organismes de la rhizosphère et les champignons mycorhiziens chez Dendrobium officinale.
Cet article utilise la technologie de séquençage à haut débit pour comparer la diversité et les différences des micro-organismes de la rhizosphère dans 5 types de substrats fixés (pierre et bois) de Dendrobium chrysotoxum, afin de clarifier les caractéristiques de distribution des micro-organismes de la rhizosphère dans différents substrats fixés de Dendrobium chrysotoxum. Cela jette les bases de l'étude de la corrélation entre le Dendrobium chrysotoxum en tant que substrat, les micro-organismes de la rhizosphère et les champignons mycorhiziens, ainsi que leur croissance et leur développement, et l'accumulation de métabolites secondaires. Elle fournit une base pour la sélection rationnelle de substrats attachés au Dendrobium chrysotoxum et pour la promotion de la devise "ceux qui poussent sur les pierres gagnent".

 

Cette étude a montré que la composition des communautés microbiennes de la rhizosphère varie en fonction des différents substrats épiphytes, ce qui indique que les substrats épiphytes sont un facteur affectant la diversité des espèces et l'abondance relative des microorganismes de la rhizosphère chez Dendrobium nobile. Au niveau du phylum, les bactéries dominantes sont les protéobactéries, les Firmicutes, les Bacteroidetes et les Actinobactéries ; les champignons dominants sont principalement les Basidiomycota et les Ascomycota, ce qui est cohérent avec les résultats des recherches sur les champignons mycorhiziens telles que celles de Li et Liu, indiquant que les Basidiomycota et les Ascomycota sont étroitement liés à la croissance et au développement des plantes de Dendrobium. Au niveau du genre, les genres dominants des champignons de la matrice rocheuse sont unidentified_Antharellales_stp, tandis que les genres dominants de bactéries sont Sphingomonas, Fecal et unidentified_Chloroplast ; les genres dominants des champignons de la matrice ligneuse sont unidentified_Cantharellales_stp et les champignons poudreux, tandis que le genre dominant de bactéries est Fecal bacteria.

Cette étude rapporte pour la première fois que les genres fongiques dominants dans la rhizosphère de Dendrobium nobile sont plus prononcés sur les substrats rocheux (CSS, DXSK), ce qui peut être lié à un stress environnemental. La matrice épiphyte est un support important pour l'absorption des nutriments et de l'eau par le système racinaire des plantes épiphytes. Sa croissance et son développement sont influencés par les propriétés physicochimiques de la matrice épiphyte, telles que les conditions nutritionnelles, la teneur en eau, le pH, etc. Par rapport aux substrats boisés, les substrats rocheux présentent des conditions nutritionnelles et hydriques plus défavorables, ce qui entraîne une augmentation progressive de l'abondance relative des genres bactériens présentant une forte résistance au stress, une capacité autotrophique légère ou une capacité symbiotique avec les hôtes, formant ainsi des genres bactériens dominants. L'environnement de croissance des plantes est lié à la composition microbienne. Par exemple, la composition microbienne de la rhizosphère de trois plantes, dont la rose du désert, la fleur de papillon ivre et l'aloe vera, a montré un degré élevé de cohérence dans les environnements arides, ce qui est similaire aux résultats de cette étude ; La recherche sur le microbiome de la rhizosphère, de la surface des racines et de l'intérieur des racines du riz a révélé que les micro-organismes qui n'étaient pas colonisés dans la rhizosphère ne l'étaient pas non plus à l'intérieur des racines ; ce qui indique que la composition des micro-organismes de la rhizosphère peut affecter les espèces et l'abondance des bactéries endophytes dans les plantes. Les différences entre les champignons de la rhizosphère des différents substrats épiphytes peuvent affecter la formation de champignons mycorhiziens, qui à leur tour affectent la croissance et le développement du Dendrobium officinale, l'accumulation de métabolites secondaires et les différences de qualité du Dendrobium officinale. Toutefois, la corrélation entre ces trois éléments doit faire l'objet de recherches plus approfondies. Les résultats de l'analyse de prédiction fonctionnelle indiquent qu'il existe des différences dans l'abondance relative des gènes fonctionnels des bactéries et des champignons dans différents substrats épiphytes. Les substrats en bois contiennent davantage de gènes fonctionnels pathogènes et parasites nuisibles aux plantes, tandis que les substrats en pierre contiennent davantage de gènes fonctionnels photoautotrophes et symbiotiques. Cela indique que la matrice épiphyte est un facteur clé affectant la fonction de la communauté microbienne de la rhizosphère chez Dendrobium nobile. Les résultats de la recherche indiquent que l'effet de la matrice épiphyte sur les champignons de la rhizosphère est plus important.

Cette étude s'appuie sur la technologie de séquençage à haut débit pour comparer la composition, la distribution et d'autres caractéristiques des micro-organismes de la rhizosphère du Dendrobium officinale avec différents substrats épiphytes. Il étudie les raisons des différences de qualité du Dendrobium officinale avec différents substrats épiphytes d'un point de vue autre que celui des champignons mycorhiziens, prouvant qu'il existe des différences dans l'abondance relative des champignons de la rhizosphère sur différents substrats épiphytes, comblant ainsi les lacunes de la recherche sur les micro-organismes de la rhizosphère du Dendrobium officinale, et de jeter les bases de l'étude des relations entre les champignons de la rhizosphère et les champignons mycorhiziens du Dendrobium officinale, et de fournir une base pour le mécanisme des différences de qualité du Dendrobium officinale et la sélection rationnelle des substrats épiphytes dans la production réelle.