Zhenlong Xing, de Le laboratoire de Jianqing DingUniversité du Henan, discute de son article : ‘La mycorhisation foliaire renforcée par l’herbivorie est associée à une augmentation des niveaux de lipides dans les racines et les exsudats racinaires.‘
Arrière-plan
À 20h45, le 21 octobre 2020, le candidat maître, Zhongyue Zhang, a couru vers moi en s’exclamant : « C’est très surprenant, le [Arbuscular Mycorrhizal] Les taux de colonisation AM sont proches de 100 % dans les racines des plantes herbivores.
Étant donné que les herbivores foliaires et les champignons mycorhiziens sont en compétition pour le carbone photosynthétique des mêmes plantes, ils devraient théoriquement s’influencer mutuellement. La plupart des preuves soutient cette hypothèse et indique que l’herbivore supprime la colonisation AMdu moins pour les plantes souffrant d’herbivorie de longue durée ou de haute intensité.
Cependant, dans notre étude, la surface foliaire éliminée par les insectes herbivores était de près de 100 % pour les plantes de traitement des herbivores. Ce résultat indique qu’un herbivorisme important peut entraîner des niveaux plus élevés de colonisation par AM. Par conséquent, un doute est apparu dans mon esprit : comment et pourquoi la colonisation des racines par les champignons AM est-elle augmentée par les herbivores ?
Notre étude
Pour confirmer ce phénomène surprenant, nous avons d’abord mené des expériences avec différentes intensités et durées d’herbivorie. Les résultats ont montré que la colonisation AM augmentait avec l’intensité des herbivores, quelle que soit la durée de l’alimentation. Pour approfondir les causes, nous avons également demandé : les dommages mécaniques ont-ils des effets similaires à ceux des véritables insectes herbivores ? Nous avons constaté que seuls les véritables insectes herbivores, et non les dommages mécaniques, augmentaient la colonisation par les AM. Par conséquent, nous avons également demandé : quel est le rôle des sécrétions buccales des insectes ? Les résultats ont indiqué que le traitement des dommages mécaniques combiné aux sécrétions orales entraîne une augmentation de la colonisation par l’AM.
Suite à ces découvertes, nous nous sommes également demandés : comment les communautés fongiques AM dans les racines et les sols de la rhizosphère vont-elles évoluer avec l’herbivorie foliaire ? Ensemble avec Professeur Yu Shi, écologiste microbien, nous avons exploré les réponses de la communauté fongique AM à l’herbivorie foliaire. Il est intéressant de noter que nous avons constaté que l’abondance relative des membres du groupe Glomus Le genre a augmenté lorsque les plantes ont été attaquées par des herbivores foliaires.
Après avoir confirmé les résultats « surprenants », nous avons mené des analyses chimiques et des expériences supplémentaires pour révéler les mécanismes à l’origine du phénomène observé. Notre récente étude démontré que les flavonoïdes des racines peuvent jouer un rôle médiateur dans les réponses des champignons AM aux insectes herbivores dans Triadique semis. Par conséquent, nous avons évalué la teneur en phénols et en flavonoïdes des feuilles et des racines des plantes. De manière inattendue, les phénols et les flavonoïdes des racines ont été diminués par les herbivores foliaires. Ambroisie et ils étaient négativement corrélés à la colonisation AM.
La théorie du carbone prédit que l’allocation de carbone modifiée par les herbivores aux champignons AM détermine les réponses à la colonisation AM. Les sucres et les lipides sont les principales ressources en carbone que les plantes fournissent aux champignons AM. Par conséquent, nous avons évalué la teneur en sucres et en acides gras des racines. Les résultats ont montré que les sucres étaient réduits par les herbivores tandis que les acides gras augmentaient. De plus, la colonisation AM a augmenté de manière linéaire avec l’augmentation des concentrations de six acides gras.
Outre les produits chimiques racinaires, les changements métaboliques induits par les herbivores dans les exsudats racinaires peuvent également moduler les associations plante-AM. Nous avons ainsi collecté les exsudats racinaires après herbivorie foliaire et déterminé leur métabolome largement ciblé. Conformément aux analyses chimiques des racines, nous avons constaté que l’abondance relative des lipides dans les exsudats racinaires augmentait et que les phénols diminuaient après l’herbivorie. Nous avons en outre confirmé le rôle des exsudats racinaires en les appliquant à des plantes non endommagées : la colonisation AM des plantes non endommagées a augmenté après l’ajout d’exsudats racinaires de plantes herbivores.
Importance
Nous avons montré que les changements dans les acides gras sont associés à une mycorhisation accrue après l’herbivorie foliaire. Nous avons d’abord abordé le rôle des lipides dans les interactions entre les insectes herbivores et les microbes associés aux racines, fournissant ainsi de nouvelles informations sur les interactions aériennes et souterraines. Nos résultats mettent en lumière le rôle des champignons AM dans la résistance des plantes et la tolérance aux herbivores aériens.