Isolement, identification et vérification fonctionnelle des bactéries endophytes dans les graines de Huanglian
Les graines sont d'importants organes reproducteurs des plantes et revêtent une grande importance pour la préservation des ressources génétiques et la production agricole. Les bactéries endophytes sont étroitement liées aux graines et existent dans différentes parties de la graine (tégument, embryon, endosperme) ainsi que tout au long de la croissance et du développement de la graine. Les taxons microbiens présents dans les graines provenant de différentes sources se chevauchent fortement, les bactéries endophytes trouvées dans les graines appartenant à 4 phyla et 131 genres. Parmi eux, les protéobactéries et les gamma-protéobactéries sont les groupes dominants dans les différentes graines, tandis que les Bacillus, Pseudomonas, Bacillus like, Micrococcus, Staphylococcus et Pseudomonas sont les plus communs dans les différentes graines de plantes. Les bactéries endophytes du Danshen, du riz, de la luzerne et d'autres semences sont riches en espèces, portent un grand nombre de gènes fonctionnels et favorisent le développement des semences par des effets directs ou indirects. Les bactéries endophytes présentes dans les semences ont diverses fonctions physiologiques liées au développement et à la germination des semences. Elles favorisent le développement des semences et la croissance des plantes en fixant l'azote, en dissolvant le phosphore, en produisant des hormones végétales, de l'ACC désaminase, en produisant des transporteurs de fer et en favorisant l'absorption des nutriments. Ils produisent également des antibiotiques, des enzymes hydrolytiques (pectinase, amylase, cellulase, etc.), induisent des mécanismes de défense et favorisent la transformation des substances à l'intérieur des graines, réduisant ainsi les effets néfastes du stress biotique ou abiotique sur les plantes.
Coptis chinensis Franch. est une herbe vivace du genre Coptis dans les Ranunculaceae, dont les rhizomes secs sont utilisés comme médicaments. Il s'agit de l'une des matières premières de nombreux médicaments traditionnels chinois brevetés et de préparations simples, et sa culture artificielle s'étend sur une vaste superficie. Toutefois, les graines de Huanglian présentent des caractéristiques morphologiques et physiologiques de post-maturation et nécessitent 9 mois de stratification à température variable après la chute de la plante pour mûrir et germer, avec un faible taux de germination. Le fait de ne pas pouvoir résister à la déshydratation pendant le stockage pose des difficultés pour la conservation et le contrôle de la qualité des graines, ainsi que pour l'introduction et la culture du Huanglian, ce qui affecte le rendement et la qualité des matières médicinales. La recherche métagénomique préliminaire du groupe de recherche a révélé que les graines de Huanglian contiennent de nombreuses bactéries endophytes, qui peuvent participer à des voies telles que la phosphorylation oxydative, le cycle de l'acide tricarboxylique, le pentose phosphate, la glycolyse, la gluconéogenèse, etc. Ces voies sont étroitement liées au développement des graines et à la croissance des plantes, et l'on suppose que les micro-organismes peuvent jouer un rôle dans les processus de post-maturation et de germination des graines de Huanglian.
Afin d'explorer plus avant la promotion des bactéries endophytes dans les graines de Huanglian, cette étude a permis d'obtenir des bactéries endophytes cultivables à partir de graines de Huanglian par isolement sur plaque. Les bactéries endophytes des graines de Huanglian ont été identifiées par l'ARNr 16S et leurs caractéristiques de promotion de la croissance, telles que la solubilisation du phosphore, la fixation de l'azote et la production d'IAA, ont été déterminées. La fonction de promotion des bactéries endophytes a été vérifiée par des expériences de germination des graines. Afin de sélectionner des bactéries endophytes bénéfiques pour la maturation et la germination des graines, l'objectif est de fournir une base théorique pour révéler le mécanisme de promotion des bactéries endophytes des plantes et le mécanisme de maturation et de germination des graines récalcitrantes. En même temps, il jette les bases de la recherche et du développement de nouveaux engrais microbiens efficaces.

 

 

Truyens et al. ont constaté que Bacillus et Pseudomonas sont des groupes dominants dans les graines de différentes plantes, tandis que Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Pseudomonas et Acinetobacter sont également très courants dans les bactéries endophytes des graines. Cette étude a utilisé les graines de Huanglian comme objet et a isolé et identifié 29 bactéries endophytes réparties en 13 genres, parmi lesquelles les bactéries dominantes étaient Bacillus et Pseudomonas oligotrophiques. Les recherches sur les caractéristiques de promotion de la croissance des graines de Huanglian montrent que les bactéries endophytes ont pour fonctions de produire de l'IAA, de solubiliser le phosphore, de fixer l'azote et de produire des transporteurs de fer. Certaines bactéries endophytes ont également des fonctions multiples de promotion de la croissance, comme Ba Toyonensis ZZ-4 qui peut produire de l'IAA et des transporteurs de fer, tandis que Pr. megaterium ZZ-24 peut produire de l'IAA et a une fonction de solubilisation du phosphore. L'expérience de germination des graines a également confirmé que les bactéries endophytes des graines de Huanglian ayant des fonctions de promotion de la croissance sont principalement réparties dans le genre Bacillus. Les résultats des recherches de Gagne Bourgue et al. ont montré que Bacillus subtilis a les caractéristiques de produire de l'IAA, des cytokinines et de solubiliser le phosphore. Lu et al. ont déterminé que Bacillus subtilis BN7 à Boju peut hydrolyser le phosphore, le potassium et l'IAA. Par conséquent, le genre Bacillus peut jouer un rôle important dans le processus de post-maturation et de germination des graines de Huanglian, et a une grande valeur de développement et d'utilisation dans la production agricole.
Le phosphore existe dans le sol sous forme de phosphore inorganique insoluble et de phosphore organique. Seule une petite partie du phosphore est soluble dans le sol et peut être absorbée et utilisée par les plantes. Les bactéries endophytes des plantes qui ont la capacité de dissoudre le phosphore peuvent convertir le phosphore difficilement absorbable par les plantes en formes facilement absorbables, ce qui favorise la croissance et le développement des plantes. Pseudomonas brassicacearum H9, isolée par Xie et al. dans le sol rhizosphérique des plantes, est une bactérie à forte activité de solubilisation du phosphate. Sa suspension bactérienne favorise considérablement la germination des graines de blé et de concombre. Xu et al. ont isolé trois bactéries endophytes capables de produire de l'IAA à partir de graines de tomate et de riz, qui colonisent les racines, les tiges et les feuilles de plantes telles que la tomate, le riz, le colza et le radis, et dont les effets sur la croissance des plantules sont plus ou moins marqués. Khalaf et al. ont obtenu 56 bactéries endophytes capables de sécréter de l'auxine à partir de graines de melon, Bacillus et Escherichia étant les genres dominants. La gamme de sécrétion d'IAA par les bactéries endophytes capables de produire de l'auxine dans les graines de sesbania est comprise entre 1,29 et 25,47 mg/L. Ba. velezensis SC60 a la production d'IAA la plus élevée et favorise de manière significative le développement des racines embryonnaires et améliore la vitalité des graines. Six bactéries endophytes capables de sécréter de l'IAA ont été obtenues dans cette expérience, parmi lesquelles ZZ-6, ZZ-21, ZZ-24 et ZZ-29 ont sécrété plus de 100mg/L de Pr. Ces bactéries peuvent à la fois dissoudre le phosphore et produire beaucoup d'IAA. La bactérie Megaterium ZZ-24 a un effet promoteur significatif sur la croissance des graines de Huanglian. Une exploration plus poussée des diverses caractéristiques de promotion de la croissance des bactéries endophytes dans les graines et l'excavation des bactéries endophytes multifonctionnelles aideront à élucider le mécanisme des bactéries endophytes dans le développement et la germination des graines.
Il existe diverses bactéries endophytes qui favorisent la croissance des graines de Huanglian, et les bactéries dominantes sont principalement réparties dans le genre Bacillus, qui peut dissoudre le phosphore et produire beaucoup d'IAA dans le Pr Megaterium ZZ-24 a une bonne capacité à promouvoir la croissance des graines de Huanglian, ce qui indique son potentiel pour la recherche et le développement. Les bactéries endophytes ayant de multiples capacités de promotion de la croissance peuvent jouer un rôle dans le processus de post-maturation à long terme des graines de Huanglian, ce qui peut être un facteur important pour que les graines de Huanglian achèvent la post-maturation et germent avec succès.