germination et croissance des hyphes
La Germination des spores peut se faire de trois façons: par des boucliers de germination, comme chez Acaulospora et Scutellospora, directement à travers la paroi des spores chez Gigaspora et certaines espèces de Glomus, ou par repousse à travers l’attachement des hyphes qui est commun chez de nombreuses autres espèces de Glomus (Siqueira et al., 1985). Le processus ne nécessite pas de racines de plantes, bien que le pourcentage de germination soit parfois augmenté en leur présence., La Germination dans le sol ou sur gélose produit de petites quantités de mycélium présymbiotique, de l’ordre de 20-30 mm par spore. Il y a des indications que ce mycélium peut avoir de légères capacités à utiliser du sucre et de l’acétate exogènes (Bago et al., 1999a) et peut-être pour la croissance saprotrophe dans le sol (Hepper et Warner, 1983) mais, en l’absence de racines ou d’exsudats racinaires, les hyphes ont des taux métaboliques très lents et toutes les tentatives de culture à long terme ont échoué (Azcón-Aguilar et al., 1999; Giovannetti, 2000; Bécard et coll., 2004)., La présence d’une racine ou d’exsudats de racines stimule la croissance et la ramification du mycélium et le convertit apparemment en un état « prêt à l’infection » (voir Chapitre 3), mais la croissance continue ne se produit pas et aucune nouvelle sporeest produite à moins que la colonisation réussie d’un système racinaire ne se produise; si la spore se détache, la croissance des hyphes cesse.
la majorité des études sur la germination ont utilisé de l’eau ou de la gélose nutritive, diversement modifiée, mais une approche alternative et écologiquement plus pertinente consiste à enterrer les spores dans le sol Emballé de manière à ce qu’elles puissent être récupérées., La germination erratique peut être liée à la dormance car, comme L’a montré Tommerup (1983), les spores de ‘Gigaspora’ (Scutellospora) calospora, D’Acaulospora laevis et de deux espèces de Glomus sont dormantes lors de leur formation initiale, mais après des périodes de stockage, la dormance est surmontée. Les spores deviennent alors calmes et capables de germer rapidement et de manière assez synchrone dans des conditions appropriées d’humidité et de température., Cela concorde avec d’autres études montrant que les périodes de stockage dans un sol sec ou à basse température augmentent le pourcentage de germination, selon les espèces (Sylvia et Schenck, 1983; Tommerup, 1984a; Gemma et Koske, 1988; Louis et Lim, 1988; Safir et al., 1990).
Hepper et Mosse (1975), puis Hepper et ses collègues (Hepper et Smith, 1976; Hepper, 1979, 1983a, 1983b, 1984a; Hepper et Jakobsen, 1983) ont mené une enquête approfondie et systématique sur la germination d’une seule espèce, Glomus caledonium. Ces enquêtes et d’autres (Schenck et al.,, 1975; Green et coll., 1976; Daniels et Duff, 1978; Daniels et Trappe, 1980) permettent de faire des généralisations très larges (examinées par Azcón-Aguilar et al., 1999; Giovannetti, 2000). Les espèces de champignons varient dans le pH optimal, le potentiel matriciel du sol et la température pour une germination maximale et, bien que les effets des concentrations élevées de P et d’autres nutriments minéraux soient variables, les métaux lourds (Zn, Mn et Cd), les acides organiques et une gamme de sucres peuvent être inhibiteurs. Une salinité élevée réduit la germination, probablement par son effet sur le potentiel hydrique (Juniper et Abbott, 1993, 2004)., Quelques études suggèrent que le glucose, les exsudats de racines ou les extraits d’espèces hôtes stimulent la germination (Graham, 1982; Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Vilarino et Sainz, 1997; Bécard et coll., 2004), tandis que d’autres signalent des effets négatifs ou aucun (Schreiner et Koide, 1993a, 1993b, 1993c; Vierheilig et Ocampo, 1990a, 1990b).
la Germination est parfois, mais pas invariablement, augmentée en présence de micro-organismes ou diminuée dans un sol stérile (Azcón-Aguilar et al., 1986A, 1986b; Mayo et coll., 1986; Azcón, 1987; Wilson et coll.,, 1988; Daniels Hetrick et Wilson, 1989; Xavier et Germida, 2003). Des interactions complexes entre l’activité microbienne et la germination des spores et la croissance mycélienne sont à prévoir et les mécanismes possibles comprennent l’élimination des toxines ou des inhibiteurs de la germination, la production de composés stimulants spécifiques et le maintien de concentrations élevées de CO2, bien que les effets sur la germination elle-même puissent être mineurs (le Tacon et al., 1983).,
la germination et la croissance des hyphes à partir des spores ont été intensivement étudiées dans le but de déterminer pourquoi elles sont si limitées en l’absence de colonisation racinaire, ainsi que dans l’espoir de produire du mycélium axénique destiné à être utilisé comme inoculum. Les premiers travaux ont porté sur l’identification d’un métabolite essentiel qui pourrait faire défaut., Peu de connaissances ont été acquises, bien qu’il ait été constamment constaté que l’augmentation de la concentration de P dans le milieu réduisait la croissance des hyphes, que les effets stimulateurs de la peptone pouvaient être attribués aux composants de la lysine, de la cystéine et de la glycine et que les sels de K (plutôt que de Na) du sulfite et du métabisulfate étaient plus stimulants que le sulfate ou le thiosulfate., Divers inhibiteurs métaboliques comme l’actinomycine, le cycloheximide, le bromure d’éthidium, etc., n’ont pas non plus apporté beaucoup de lumière, sauf pour indiquer qu’il n’y a pas de limites sérieuses à la synthèse de L’ADN ou des protéines pendant la germination des spores (Hepper, 1979, 1983a, 1983b, 1984a; Siqueira et al., 1982, 1985; Hepper et Jakobsen, 1983; Pons et Gianinazzi-Pearson, 1984). Néanmoins, le taux métabolique des spores et des tubes germinaux semble faible (Tamasloukht et al., 2003; Bécard et coll., 2004)., Les lipides stockés sont transformés en glucides et de petites quantités de glucose et d’acétate peuvent être absorbées, mais la synthèse des lipides n’a pas lieu pendant la germination (Bago et al., 1999a).
Les travaux sur les effets des exsudats et des volatiles végétaux ont été beaucoup plus éclairants (Koske et Gemma, 1992). Dès 1976, Powell (1976) a remarqué une ramification accrue des hyphes dans le sol à mesure qu’ils poussaient très près des racines., Dans les essais axéniques, les exsudats solubles ou les extraits des racines des espèces hôtes, ainsi que des cultures cellulaires, ont stimulé la croissance et la ramification du mycélium provenant des spores (Graham, 1982; Carr et al., 1985; Elias et Safir, 1987; Vierheilig et coll., 1998a; Buee et coll., 2000), alors que les exsudats provenant de non-hôtes n’ont eu aucun effet (Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Schreiner et keisuke koide, 1993b; Buee et coll., 2000). L’apport élevé de P aux racines à partir desquelles les exsudats ont été recueillis a eu des effets négatifs sur les réponses hyphales (Tawaraya et al.,, 1996), peut-être liée à une accumulation réduite de composés Stimulateurs (Akiyama et al., 2002, 2005). Encore une fois dans le sol, Giovannetti et al. (1993b) ont montré des schémas complexes de ramification des hyphes associés à la croissance mycélienne à partir de spores sur les racines d’un certain nombre d’espèces hôtes (Fragaria, Helianthus, Oncimum, Lycopersicon et Triticum), mais pas sur les non-hôtes Brassica, Dianthus, Eruca ou Lupinus., Dans le même temps, un certain nombre d’études ont été lancées sur les effets de divers composés phénoliques produits par les racines ou les graines et connus pour influencer le développement symbiotique entre Rhizobium et Agrobacterium et leurs hôtes. En résumé, les flavonoïdes ont des effets stimulateurs constants sur la croissance et la ramification des tubes germinaux de Gi. margarita et certaines espèces de Glomus (Gianinazzi-Pearson et al., 1989; Tsai et Phillips, 1991; Bécard et coll., 1992; Buee et coll., 2000) et peut également conduire à une colonisation accrue des racines par les champignons (Nair et al., 1991; Siqueira et coll., 1991; Akiyama et coll., 2002)., Il y avait quelques incohérences dans les résultats de différents groupes utilisant des composés apparentés, mais, dans l’ensemble, ils ont suggéré que les flavonoïdes (parfois associés à une augmentation du CO2) pourraient être des molécules de signal clés impliquées dans la stimulation du mycélium présymbiotique et de la formation de mycorhizes et éventuellement de la croissance directionnelle vers les racines (Vierheilig et al., 1998a). Ce point de vue semble maintenant incorrect car, bien que les flavonoïdes aient des effets stimulateurs, ils ne sont pas essentiels à la formation de mycorhizes., Bécard et al (1995) ont montré clairement que la colonisation se produisait dans les racines d’espèces qui ne produisaient pas de flavonoïdes et que les mutants du maïs, déficients en chalcone synthase et donc incapables de produire des flavonoïdes, étaient colonisés normalement. Il semble très probable qu’un autre composant lipophile des exsudats racinaires, appelé facteur de ramification (bf) et récemment identifié comme un sesquiterpène, soit impliqué dans l’augmentation de la croissance mycélienne, les changements dans la morphogenèse et les processus qui y mènent (Buee et al., 2000; Tamasloukht et coll., 2003; Akiyama et coll., 2005; Besserer et coll., 2006)., Le composé est actif à de très faibles concentrations et est susceptible d’être une molécule signal plutôt qu’un nutriment. Dans tous les cas, l’augmentation de la ramification et de l’anastomose conduit à la formation d’un réseau d’hyphes présymbiotiques élargi et interconnecté avec une probabilité accrue de contacter une racine de plante pour initier la colonisation, ainsi que de conserver l’intégrité et la capacité de transport si endommagé.
Les Spores de certaines espèces semblent être adaptées pour survivre dans des situations où la germination n’est pas immédiatement suivie par la colonisation des racines et l’établissement d’une relation symbiotique., L’infectivité des spores D’Acaulospora laevis et de Glomus caledonium a été conservée dans un sol humide pendant au moins 4 semaines en l’absence de plantes appropriées, mais a diminué entre 4 et 10 Semaines (Tommerup, 1984b). De même, l’inoculum à base de spores de G. intraradices a conservé son pouvoir infectieux jusqu’à 3 semaines dans un sol humide à des températures allant jusqu’à 38°C (Haugen et Smith, 1992). La base est inconnue pour ces espèces, mais chez G. caledonium, un arrêt programmé de la croissance des tubes germinaux se produit si aucune espèce végétale n’est disponible pour la colonisation (Logi et al., 1998). En outre, les spores de Gi., les gigantea sont capables de produire successivement un certain nombre de tubes germinaux si les premiers sont coupés (Koske, 1981) et il est probable que la division nucléaire se produise, remplaçant les noyaux qui ont migré vers le mycélium au cours des premiers stades de croissance (Bécard et Pfeffer, 1993). Glomus epigaeus produit des sporocarpes secondaires en stockage à long terme sans colonisation des racines (Daniels et Menge, 1980).
dans l’ensemble, les spores semblent bien adaptées à leur rôle d’unités capables d’initier la colonisation dans les racines., Ils sont capables de survivre à long terme dans le sol, mais peuvent germer à plusieurs reprises en l’absence de racines et maintenir une faible activité métabolique. En présence de racines et stimulées par les exsudats racinaires, des changements métaboliques se produisent qui entraînent une augmentation de la ramification, de l’extension des hyphes et du contact racinaire. L’anastomose hyphale entre des mycéliums présymbiotiques étroitement apparentés produira des mycéliums plus grands, ce qui augmentera encore les chances que l’unité fongique intercepte une racine appropriée, initiant la colonisation et accédant ainsi à un approvisionnement continu en sucres.