BIOPROTECTION DU PALMIER DATTIER VIA L’APPLICATION DES RHIZOBACTERIES PROMOTRICES DE LA CROISSANCE DES PLANTES (PGPR). Par Said El kinany(1,2), El Hassan Achbani(1), Rachid Bouamri(2)

Saïd El Kinany

Saïd El Kinany

1. Introduction et objectifs

Le palmier dattier (Phoenix dactylifera L.), appartenant à la famille des Palmaceae, constitue le pivot de l’écosystème oasien dans les régions sahariennes et présahariennes du Maroc. Il joue un rôle d’écran en protégeant les oasis contre les influences désertiques et crée un microclimat propice au développement de nombreuses cultures sous- jacentes, source de vie de plusieurs familles au sein des oasis (El Bouhssini et Faleiro, 2018; Sedra, 2015).

Aujourd’hui, la phoeniciculture est pratiquée dans 30 pays dans le monde et elle a été répartie sur quatre continents ; l’Afrique, l’Amérique, l’Asie et l’Europe (El Bouhssini and Faleiro, 2018). En effet, le secteur phoenicicole est en évolution à l’échelle mondiale. La production mondiale a atteint 8,17 millions de tonnes en 2019 répartie sur une superficie de plus de 1,1 million ha (Anonyme 1). Toutefois, le Maroc est depuis longtemps classé en 12ème rang malgré la disponibilité d’une surface cultivée de plus de 60 000 ha (Anonyme 2). Parmi les principales causes de cette faiblesse, la maladie de la fusariose ou « Bayoud » (fig. 1) dont l’agent responsable est le champignon Fusarium oxysporum f. sp albedinis (Foa) (El Bouhssini and Faleiro, 2018; Sedra, 2012, 2015). Les traitements chimiques sont inefficaces en raison de la rapidité de dissémination de l’agent pathogène et de la forte tolérance des spores aux conditions sévères (El Bouhssini & Faleiro, 2018). Dans un tel contexte, les méthodes de lutte biologique s’avèrent efficaces et respectueuses de l’environnement. Parmi ces dernières, les rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes (PGPR) qui peuvent aussi bien limiter la propagation du champignon pathogène (Foa), immuniser la plante et améliorer sa nutrition minérale (Dhaked et al., 2017; Kakembo and Lee, 2019; Pradhan et al., 2017).

Figure 1 : A) Palmeraie traditionnelle indemne, B) Symptômes de flétrissement unilatérale caractéristique de la maladie du Bayoud sur une palme, C) Arbre du palmier dattier atteint du Bayoud, D) Palmeraie moderne indemne, E) Palmeraie traditionnelle atteinte de la maladie du Bayoud (mort des arbres) (El kinany, 2020).

Figure 1 : A) Palmeraie traditionnelle indemne, B) Symptômes de flétrissement unilatérale caractéristique de la maladie du Bayoud sur une palme, C) Arbre du palmier dattier atteint du Bayoud, D) Palmeraie moderne indemne, E) Palmeraie traditionnelle atteinte de la maladie du Bayoud (mort des arbres) (El kinany, 2020).

 

2. Méthodologie

L’isolement des rhizobactéries a été réalisé à partir du sol rhizosphérique du palmier dattier des oasis de Tafilalet (Sud- Est du Maroc) comme il est illustré sur la photo (fig. 2). Les souches bactériennes pures ont été criblées pour leurs caractères d’antagonisme vis-à-vis de l’agent pathogène du « Bayoud » et celui de la production des enzymes lytiques ; cellulase, protéase, chitinase et amylase. L’évaluation de différentes souches sur la croissance de Foa a été effectuée selon deux méthodes. La première consiste à étudier la compétition entre Foa et la souche PGPR test vis-à-vis des éléments nutritifs dans le milieu de culture PDA (Dihazi et al., 2012). La deuxième méthode a servi pour l’étude de l’effet des métabolites secondaires sur la croissance mycélienne de Foa in vitro sur le milieu de culture Czapek (Balouiri et al., 2016). Pour chaque méthode, des boites de Pétri témoins ont été utilisées, elles contiennent seulement des disques d’agar riche en mycélium de Foa. L’évaluation des résultats fait recours aux calculs des diamètres de la croissance centrifuge de Foa sur le milieu solide. Le taux d’inhibition de Foa par chacune des souches a été obtenu selon la formule suivante :

I (%) = (DC – DT / DC) × 100

  • DC : diamètre de la croissance mycélienne de Foa co-inoculé avec la souche test ;
  • DT : diamètre de la croissance mycélienne de Foa seul (boite témoin).

Toute les activités enzymatiques ont été réalisées sur des milieux spécifiques solides ; le milieu CMC (carboxymethyl-cellulose) pour le criblage de la cellulase, le milieu à base de la caséine pour la protéase et le milieu de la chitine colloïdale pour la chitinase.

Les données issues de cette évaluation ont été analysées statistiquement par le logiciel SPSS V21 (test de normalité de Shapiro-Wilk et l’analyse de la variance ANOVA).

Figure 2: sites d'échantillonnage des sols rhizosphérique utilisés pour l'isolement des bactéries. A) Palmeraie traditionnelle avec des cultures sous-jacentes, B) plantes spontanée dans un nouveau terrain à planter par le palmier dattier, C) Palmeraie moderne du palmier dattier adulte (en production), D) l’équipe de laboratoire lors des prospection et collecte des échantillons du sol rhizosphérique (El kinany, 2020)

Figure 2: sites d’échantillonnage des sols rhizosphérique utilisés pour l’isolement des bactéries. A) Palmeraie traditionnelle avec des cultures sous-jacentes, B) plantes spontanée dans un nouveau terrain à planter par le palmier dattier, C) Palmeraie moderne du palmier dattier adulte (en production), D) l’équipe de laboratoire lors des prospection et collecte des échantillons du sol rhizosphérique (El kinany, 2020)

 

3. Résultats et discussion

Les résultats illustrés sur le tableau 1 montrent la présence de certaines souches PGPR ayant des caractères PGP variés. En outre, l’analyse statistique a montré que la différence entre ces rhizobactéries est très significative au seuil de 5 % (p < 0.0001, F = 844.81).

Figure 3: Efficacités antagonistes des souches PGPR contre Fusarium oxysporum f.sp albedinis et leurs activités enzymatiques. A) inhibition partielle de Foa, B) inhibition totale du Foa, C) témoins non-inoculé avec Foa, D) production de cellulase, E) production de chitinase, F) production d’amylase et G) production de protéase. La production des enzymes s’est révélée par la présence d’un halo clair autour des colonies. Les bactéries non-entourées par un halo sont négative pour le caractère recherché. (El kinany, 2020)

Figure 3: Efficacités antagonistes des souches PGPR contre Fusarium oxysporum f.sp albedinis et leurs activités enzymatiques. A) inhibition partielle de Foa, B) inhibition totale du Foa, C) témoins non-inoculé avec Foa, D) production de cellulase, E) production de chitinase, F) production d’amylase et G) production de protéase. La production des enzymes s’est révélée par la présence d’un halo clair autour des colonies. Les bactéries non-entourées par un halo sont négative pour le caractère recherché. (El kinany, 2020)

Ainsi, l’activité de chaque souche est étroitement liée à son origine. En se basant sur l’effet compétitif des souches, six ont pu inhibé complétement la croissance (100 %) du phytopathogène par compétition vis-à-vis des nutriments du milieu de culture PDA (Potato Dextrose Agar), bien que le plus faible taux d’inhibition (6.5 %) a été enregistré chez la souche M016 (tableau 1 et fig. 3). D’autre part, les taux d’inhibition trouvés via l’application des métabolites secondaires produites par ces souches PGPR sont très intéressants. D’ailleurs, la souche M014 a pu réduire la croissance du pathogène in vitro jusqu’à 66 % suivi par la souche M09 (58 %).

Quant à la production des enzymes (fig.3), cinq souches produisent l’amylase, sept produisent la cellulase, deux produisent la chitinase et six produisent la protéase. Leur indice de production est varié entre 1,1 et 3,3 (tableau 1).

Tableau 1: Activités antifongiques et enzymatiques des souches PGPR Associées au palmier dattier et aux plantes spontanées. Les valeurs sont exprimées en moyenne ± SD d’au moins trois répétitions pour chaque test. Nd : test non-déterminé.

Tableau 1: Activités antifongiques et enzymatiques des souches PGPR Associées au palmier dattier et aux plantes spontanées. Les valeurs sont exprimées en moyenne ± SD d’au moins trois répétitions pour chaque test. Nd : test non-déterminé.

Ces résultats a révélé l’efficience des bactéries PGPR dans le contrôle biologique du phytopathogène Foa qui menace gravement la palmeraie marocaine que soit sa plantation ; ancienne ou moderne (El Bouhssini and Faleiro, 2018). D’autres chercheurs ont isolé deux espèce PGPR du genre Bacillus qui peuvent inhiber la croissance du Foa via la production de certaines métabolites ; surfactines, fengycines et iturines (El Arbi et al., 2016). En outre, les sidérophores, le cyanure d’hydrogène (HCN), les enzymes lytiques produites par les PGPR sont également des substances inhibitrices de la croissance mycélienne des champignons phytopathogènes (Geetha et al., 2014; Vejan et al., 2016). En plus, les études ont pu montrer que 11 % des bactéries isolé du sol (En Europe, Germany, Netherlands et les nations unies) ont été efficientes dans l’inhibition de la croissance de Fusarium oxysporum (Adesina et al., 2007), ajoutons à cela que ces batteries sont capables de produire des enzymes comme la chitinase, la cellulase et la protéase. En 2015, six rhizobactéries sélectionnées à partir de 14 isolats associés au Maïs ont pu inhiber la croissance de Fusarium verticillioides, champignon phytopathogène de Maïs au Benin, jusqu’à 52,24 % sur le milieu de culture PDA en utilisant la même technique de confrontation in vitro.

Les travaux de recherches ont montré que 14 souches bactériennes, isolé de la rhizosphère du palmier dattier en Tunisie, sont des producteurs d’amylase avec un indice maximal de production de 2,16 (Choubane et al., 2016). Toutefois, une autre étude a montré que l’activité enzymatique des rhizobactéries est étroitement liée au site d’échantillonnage et à la souche elle-même. Par ailleurs, El-Sayed et al., (2014) a montré que l’activité amylase et la propriété la plus commune chez les rhizobactéries (24 %), suivi de l’activité chitinase (14 %) et de l’activité cellulase (11 %). Ces fonctions sont les principaux facteurs intervenant dans le contrôle biologique des champignons pathogènes. En effet, les activités enzymatiques (cellulases et laminarinase) des rhizobactéries ont été négativement corrélées avec la population du champignon phytopathogène Phytophtora cinnamomi, agent causal de la pourriture racinaire de l’avocatier. Autrement dit, plus que l’activité enzymatique est intense, plus que la population du Phytophtora cinnamomi est réduite (Downer et al., 2001). D’une manière similaire, Bacillus amyloliquefaciens productrice de protéase a exercé un effet inhibiteur direct sur plusieurs espèce pathogène, y compris l’espèce Fusarium oxysporum, et ceci via la dégradation la paroi cellulaire des cellules mycéliennes (Majumdar and Chakraborty, 2015).

Conclusions

La rhizosphère du palmier dattier est une niche riche en bactéries PGPR efficientes qui lui protègent de la maladie de la fusariose vasculaire (Bayoud) via leur compétition vis-à-vis des éléments nutritifs et/ou la production des différents métabolites secondaires performants. Ainsi, elles réduisent significativement la propagation du champignon pathogène. Ces caractéristiques assurent une zone rhizosphérique de protection qui joue le rôle d’un manteau indemne de la maladie. Ce travail présente déjà des résultat prometteurs et fiables tant au niveau d’inhibition de Foa (100 % d’inhibition chez certaines souche PGPR) qu’au niveau de la production d’enzymes lytique (chitinase, cellulase, amylase et protéase). Ceux-ci doivent être exploités afin de tester l’efficacité de ces souches PGPR sur le palmier dattier cultivé sous serre et/ou en plein champ.

Références

Adesina, M.F., Lembke, A., Costa, R., Speksnijder, A., Smalla, K., 2007. Screening of bacterial isolates from various European soils for in vitro antagonistic activity towards Rhizoctonia solani and Fusarium oxysporum: Site-dependent composition and diversity revealed. Soil Biol. Biochem. 39, 2818–2828.

Balouiri, M., Sadiki, M., Ibnsouda, S.K., 2016. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity : A review $. J. Pharm. Anal. 6, 71–79.

Choubane, S., Cheba, B.A., Benourrad, A., 2016. Screening and Phenotypic Diversity of Amylase Producing Rhizospheric Bacteria from Some North African Plants. Procedia Technol. 22, 1197–1204.

Dhaked, B.S., Triveni, S., Reddy, R.S., Padmaja, G., 2017. Isolation and Screening of Potassium and Zinc Solubilizing Bacteria from Different Rhizosphere Soil. Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 6, 1271–1281.

Dihazi, A., Jaiti, F., WafaTaktak, Kilani-Feki, O., Jaoua, S., Driouich, A., Baaziz, M., Daayf, F., Serghini, M.A., 2012. Use of two bacteria for biological control of bayoud disease caused by Fusarium oxysporum in date palm (Phoenix dactylifera L) seedlings. Plant Physiol. Biochem. 55, 7–15.

Downer, A.J., Menge, J.A., Pond, E., 2001. Association of cellulytic enzyme activities in eucalyptus mulches with biological control of Phytophthora cinnamomi. Phytopathology 91, 847–855.

El-Sayed, W.S., Akhkha, A., El-Naggar, M.Y., Elbadry, M., 2014. In vitro antagonistic activity, plant growth promoting traits and phylogenetic affiliation of rhizobacteria associated with wild plants grown in arid soil. Front. Microbiol. 5, 1–11.

El Arbi, A., Rochex, A., Chataigné, G., Béchet, M., Lecouturier, D., Arnauld, S., Gharsallah, N., Jacques, P., 2016. The Tunisian oasis ecosystem is a source of antagonistic Bacillus spp. producing diverse antifungal lipopeptides. Res. Microbiol. 167, 46–57.

El Bouhssini, M., Faleiro, J.R., 2018. Date Palm Pests and Diseases Integrated Management Guide. Beirut, Lebanon.

El kinany, S. Amélioration de la croissance et de la bioprotection du palmier dattier via l’application de champignons mycorhiziens, PGPR et compost (2020). Thèse de Doctorat N° 19/2020 pp ; 40 et 106, Faculté des Sciences et Techniques de Fès, Université Sidi Mohamed Ben Abdellah.

Geetha, K., Venkatesham, E., Hindumathi, A., Bhadraiah, B., 2014. Isolation , screening and characterization of plant growth promoting bacteria and their effect on Vigna Radita ( L .) R . Wilczek. Int J Curr Microbiol Appl Sci, 3, 799–809.

Kakembo, D., Lee, Y.H., 2019. Analysis of traits for biocontrol performance of Pseudomonas parafulva JBCS1880 against bacterial pustule in soybean plants. Biol. Control 134, 72–81.

Majumdar, S., Chakraborty, U., 2015. Screening of free-living bacteria from the rhizosphere of Jute for their multiple plant growth promoting and antagonistic activity against phytopathogens. J. plant siences 9, 54–61.

Pradhan, A., Pahari, A., Mohapatra, S., Mishra, B.B., 2017. Phosphate-Solubilizing Microorganisms in Sustainable Agriculture: Genetic Mechanism and Application, in: Advances in Soil Microbiology: Recent Trends and Future Prospects, Microorganisms for Sustainability. Springer Nature Singapore, India, pp. 81–97.

Vejan, P., Abdullah, R., Khadiran, T., Ismail, S., Nasrulhaq Boyce, A., 2016. Role of plant growth promoting rhizobacteria in agricultural sustainability-A review. Molecules 21, 1–17.

Sedra, H., 2012. Guide du phoeniciculteur: Mise en place et conduite des vergers phoénicicoles, INRA-Editi. ed. Rabat Maroc.

Sedra, M.H., 2015. Date palm status and perspective in Morocco. Date Palm Genetic Resources and Utilization 1, 257–323.

Anonyme 1 : FAO, 2019. FAOSTAT [WWW Document]. FAOSTAT. URL http://www.fao.org/faostat/fr/#home (accessed 4.14.20).

Anonyme 2 : MAPMDREF, 2018. Ministère de l’Agriculture, de la Pêche Maritime, du Développement Rural, et des Eaux et Forêts.

 

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1 : INRA – CRRA Meknès, Unité de Recherche en Protection des Plantes, Laboratoire de bactériologie végétale et lutte biologique.

2 : ENA Meknès, département de protection des plantes et de l’environnement.

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