Effets du cuivre sur quelques indicateurs de la qualité biologique des sols viticoles. Etude à différentes échelles

Diplôme : Dr. d'UniversitéDes produits à base de cuivre sont utilisés depuis plus d’un siècle en viticulture pour lutter contre le mildiou (et d’autres maladies). Cet élément s’accumule dans le sol, où il peut atteindre des concentrations importantes, susceptibles d’en altérer le fonctionnement biologique. Bien que potentiellement dangereux pour la biocénose des sols, le cuivre est toujours utilisé, notamment en Agriculture Biologique. Dans ce travail, nous avons cherché à préciser les impacts du cuivre sur quelques aspects de la qualité biologique des sols viticoles en conditions « réelles », à court, moyen et long terme. Les effets à long terme ont été appréciés à l’échelle d’une région viticole (la Champagne) à travers l’étude d’échantillons de sols représentant une large gamme de teneurs en cuivre. Deux sites différents, l’un en Bourgogne, l’autre en Champagne, ont été utilisés pour aborder les effets à moyen terme (décennie). Enfin, pour étudier plus en détail les effets à court terme (1 à 4 ans), nous avons utilisé une approche expérimentale diachronique dans trois sites différents, les apports de cuivre représentant la seule source de variation. Des indicateurs biologiques reconnus (biomasse microbienne, activités de minéralisation du carbone et de l’azote, nitrification) ont été utilisés en routine. Par ailleurs, deux populations fongiques d’intérêt agro-viticole ont été étudiées : les champignons endomycorhiziens et les levures isolées par culture sur jus de raisin. Les principales caractéristiques physico-chimiques des échantillons de sols correspondants ont été déterminées, incluant les teneurs en cuivre total et en cuivre extractible à l’EDTA. La biomasse microbienne est un indicateur robuste de la qualité des sols mais, pour les doses modérées de cuivre, les variations spatio-temporelles sont supérieures aux éventuels effets des apports. Il en est de même pour les activités globales de minéralisation du carbone et de l’azote. L’activité de nitrification (oxydation de l’ammonium) s’avère peu sensible et est beaucoup moins affectée par le cuivre que par les apports antérieurs d’azote réduit ; elle n’est pas utilisable en tant que bioindicateur de contamination par le cuivre. Les populations de champignons endomycorhiziens s’avèrent potentiellement intéressantes pour évaluer les effets de pratiques culturales, dont les apports de cuivre, pour peu que les autres sources de variation soient maîtrisées. Elles peuvent donner lieu à des déterminations quantitatives (nombre de spores) et qualitatives (diversité des types morphologiques) ; des différences statistiquement significatives entre traitements ont été observées dans nos expérimentations. Toutefois, l’efficacité agronomique de ces populations n’est pas abordée par ces tests. Les populations de levures s’avèrent également intéressantes pour évaluer les effets du cuivre dans les sols viticoles. Un protocole a été mis au point, permettant l’appréciation parallèle de la diversité génotypique et phénotypique des populations. La caractérisation génotypique a fait appel d’une part à la PCR-RFLP du 18S rRNA, d’autre part au polymorphisme de la région D1-D2 de l’ADNr 26S. La caractérisation phénotypique s’est limitée à évaluer l’aptitude des souches à croître sur un milieu contenant des concentrations croissantes en cuivre. Les résultats montrent une absence de relation entre caractérisation génotypique et phénotypique. Par ailleurs, de nombreuses souches sont capables de tolérer de fortes concentrations en cuivre, même lorsqu’elles ont été isolées d’un sol sans historique d’apport de cet élément

The arbuscular mycorrhizal fungi as soil quality indicator. Application to trace elements contaminated soil

National audienc

Effets du cuivre sur quelques indicateurs de la qualité biologique des sols viticoles (étude à différentes échelles)

Des produits à base de cuivre sont utilisés depuis plus d un siècle en viticulture pour lutter contre le mildiou (et d autres maladies). Cet élément s accumule dans le sol, où il peut atteindre des concentrations importantes, susceptibles d en altérer le fonctionnement biologique. Bien que potentiellement dangereux pour la biocénose des sols, le cuivre est toujours utilisé, notamment en Agriculture Biologique. Dans ce travail, nous avons cherché à préciser les impacts du cuivre sur quelques aspects de la qualité biologique des sols viticoles en conditions réelles , à court, moyen et long terme. Les effets à long terme ont été appréciés à l échelle d une région viticole (la Champagne) à travers l étude d échantillons de sols représentant une large gamme de teneurs en cuivre. Deux sites différents, l un en Bourgogne, l autre en Champagne, ont été utilisés pour aborder les effets à moyen terme (décennie). Enfin, pour étudier plus en détail les effets à court terme (1 à 4 ans), nous avons utilisé une approche expérimentale diachronique dans trois sites différents, les apports de cuivre représentant la seule source de variation. Des indicateurs biologiques reconnus (biomasse microbienne, activités de minéralisation du carbone et de l azote, nitrification) ont été utilisés en routine. Par ailleurs, deux populations fongiques d intérêt agro-viticole ont été étudiées : les champignons endomycorhiziens et les levures isolées par culture sur jus de raisin. Les principales caractéristiques physico-chimiques des échantillons de sols correspondants ont été déterminées, incluant les teneurs en cuivre total et en cuivre extractible à l EDTA. La biomasse microbienne est un indicateur robuste de la qualité des sols mais, pour les doses modérées de cuivre, les variations spatio-temporelles sont supérieures aux éventuels effets des apports. Il en est de même pour les activités globales de minéralisation du carbone et de l azote. L activité de nitrification (oxydation de l ammonium) s avère peu sensible et est beaucoup moins affectée par le cuivre que par les apports antérieurs d azote réduit ; elle n est pas utilisable en tant que bioindicateur de contamination par le cuivre. Les populations de champignons endomycorhiziens s avèrent potentiellement intéressantes pour évaluer les effets de pratiques culturales, dont les apports de cuivre, pour peu que les autres sources de variation soient maîtrisées. Elles peuvent donner lieu à des déterminations quantitatives (nombre de spores) et qualitatives (diversité des types morphologiques) ; des différences statistiquement significatives entre traitements ont été observées dans nos expérimentations. Toutefois, l efficacité agronomique de ces populations n est pas abordée par ces tests. Les populations de levures s avèrent également intéressantes pour évaluer les effets du cuivre dans les sols viticoles. Un protocole a été mis au point, permettant l appréciation parallèle de la diversité génotypique et phénotypique des populations. La caractérisation génotypique a fait appel d une part à la PCR-RFLP du 18S rRNA, d autre part au polymorphisme de la région D1-D2 de l ADNr 26S. La caractérisation phénotypique s est limitée à évaluer l aptitude des souches à croître sur un milieu contenant des concentrations croissantes en cuivre. Les résultats montrent une absence de relation entre caractérisation génotypique et phénotypique. Par ailleurs, de nombreuses souches sont capables de tolérer de fortes concentrations en cuivre, même lorsqu elles ont été isolées d un sol sans historique d apport de cet élément.Copper-based fungicides are used for more than a century by vine growers to fight against mildew (and other diseases). As a result, copper accumulates in soil, reaching high concentrations, with potential harmful effects on soil biocenosis. In spite of this threat, copper-based products are still in use, especially in organic farming. In this work, we tried to make clear the effects of copper on some aspects of biological quality of vineyards in real conditions, on the short, medium and long term. Long term effects were studied in a region (Champagne) through soil samples representing a large range of copper concentrations. Two different sites, in Burgundy and Champagne were used to study the medium-term effects (decade). Finally, to study in details the short term effects (1-4 years) we used an experimental approach, in three different locations, copper additions being the only source of variation. Biological indicators (microbial biomass, C & N mineralization, nitrification) were used for routine analysis. In addition, two fungal populations of interest for vine growing and wine making were studied: mycorrhizal-arbuscular fungi (MA) and yeasts able to grow on vine juice. The main characteristics of the soil samples were measured simultaneously, including total and EDTA-extractable copper. Microbial biomass is a reliable indicator of soil quality but, for low levels of Cu, spatio-temporal variations were higher than the effects of copper addition. The same observations were made for C and N mineralization activities. Nitrification activity (ammonium oxidation) turned out to be less affected by copper additions than by previous nitrogen additions (as reduced forms: organic N and ammonium N). Therefore, nitrification is not a reliable indicator of Cu contamination. Our results also showed that MA fungal populations are of potential interest to assess the effects of cultural practices, including copper additions, provided the other sources of variation are under control. These populations can be characterized both quantitatively (spore numbers) and qualitatively (diversity of morphological types). Significant differences between treatments were observed in our experiments. However, the efficiency of these populations (for P uptake) are not addressed by these tests. Populations of yeasts are also potentially interesting to study the effects of Cu in vineyards. We developed a protocol to assess both genotypic and phenotypic diversity of these fungal populations. Genotypic characterization was based on 18S rDNA PCR-RFLP and polymorphism of D1-D2 region of 26S rDNA. Phenotypic characterization was limited to the assessment of copper tolerance by measuring growth rate on a medium containing increasing Cu concentrations. The results showed no correlation between genotypic and phenotypic characterization. Many strains were able to grow on media containing high concentrations of copper, even when they were isolated from soil samples without previous Cu application.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF

Contribution à la domestication de l'arganier pour la production de l'huile

International audienceA survey conducted in 5 sites in the argan tree forest showed that argan oil represents an important part of the users' incomes. Nut-breaking is the most time-consuming and tedious step for the women involved in oil production. In 3 sites, the women were capable of distinguishing between those trees that yield nuts easy to break and trees yielding nuts difficult to break. These trees were named F and D, respectively. In each site, fruits were harvested from trees identified as F or D by the users, or at random. Those fruits were characterized by a set of measurements, including the force needed to break the nuts. Our measurements pointed out that the nuts harvested from F trees require a lower break force and have a thinner shell and a higher almond weight/nut weight ratio than the nuts harvested from D trees. These three parameters are proposed as a first basis for selecting argan trees for oil production purposes. The higher almond/nut ratio in F trees implies a higher oil yield than with D trees, for the same amount of nuts. Vegetative propagation of adult trees by cuttings allows selected phenotypes to be preserved in nurseries in the form of micro-mother trees from which mycorrhizal plants can be produced by vegetative propagation in order to set up orchards geared to the production of argan oil.Des enquêtes effectuées dans cinq localités de l’arganeraie ont montré que l’huile d’argane représente une part importante des revenus des usagers et que, dans la production d’huile, l’étape de cassage des noix est la plus longue et la plus pénible pour les femmes. Dans trois localités, les femmes font la distinction entre les arbres donnant des noix faciles à casser et ceux donnant des noix très dures ; nous les avons appelés arbres F et arbres D. Pour les arbres identifiés comme donnant des noix faciles à casser, nos mesures mécaniques objectives ont confirmé une force de rupture nettement plus faible et ont montré que cette caractéristique est associée à une coque plus fine et à un rapport poids de l’amande/poids de la noix plus élevé. Ce dernier paramètre montre que, pour un même poids de noix, on peut obtenir une quantité d’huile beaucoup plus importante à partir des noix faciles à casser. Nous disposons désormais d’au moins trois critères de sélection pour optimiser la production d’huile d’argane. Le bouturage des arbres adultes sélectionnés permet de sauvegarder les phénotypes les plus productifs en huile sous forme de micropieds mères à partir desquels seront produits les plants mycorhizés destinés à l’installation de vergers d’arganiers oléagineux

The dynamics of soil bacterial community structure in response to yearly repeated agricultural copper treatments

International audienceThe annual dynamics of soil bacterial community structure, including early, dose-dependent and transient modifications, was observed consecutively at different levels of copper contamination (high: 48 kg Cu ha−1, low: 16 kg Cu ha−1) repeated yearly over a three-year field experiment. Repeated low-level Cu contamination led to an increase in community stability to metal stress without a long-term shift in the population structure, whereas repeated high-level Cu contamination induced a novel and stable bacterial community structure. Furthermore, field experimentation highlighted that episodic climatic stress can modulate copper impact by enhancing community stability

Field and microcosm experiments to evaluate the effects of agricultural copper treatment on the density and genetic structure of microbial communities in two different soils

International audienceThe effects of Cu amendment on indigenous soil microorganisms were investigated in two soils, a calcareous silty clay (Ep) and a sandy soil (Au), by means of a 1-year field experiment and a two-month microcosm incubation. Cu was added as 'Bordeaux mixture' [CuSO4, Ca(OH)2] at the standard rate used in viticulture (B1=16 kg Cu kg−1 soil) and at a higher level of contamination (B3=48 kg Cu ha−1 soil). More extractable Cu was observed in sandy soil (Au) than in silty soil (Ep). Furthermore, total Cu and Cu-EDTA declined with time in Au soil, whereas they remained stable in Ep soil. Quantitative modifications of the microflora were assessed by C-biomass measurements and qualitative modifications were assessed by the characterization of the genetic structure of bacterial and fungal communities from DNA directly extracted from the soil, using B- and F-ARISA (bacterial and fungal automated ribosomal intergenic spacer analysis). In the field study, no significant modifications were observed in C-biomass whereas microcosm incubation showed a decrease in B3 contamination only. ARISA fingerprinting showed slight but significant modifications of bacterial and fungal communities in field and microcosm incubation. These modifications were transient in all cases, suggesting a short-term effect of Cu stress. Microcosm experiments detected the microbial community modifications with greater precision in the short-term, while field experiments showed that the biological effects of Cu contamination may be overcome or hidden by pedo-climatic variations

Study of the relation structure / biological activity of resveratrol derivatives based on their effects on two grapevine pathogens

National audienceStilbenes, especially resveratrol and its derivatives, have become famous for their positive effects on a wide range of medical disorders, as indicated by a huge number of published studies. A less investigated area of research is their antimicrobial properties. A series of 13 trans-resveratrol analogues was synthesized via Wittig or Heck reactions, and their antimicrobial activity assessed on two different grapevine pathogens responsible for severe diseases in the vineyard. The entire series, together with resveratrol, was first evaluated on the zoospore mobility and sporulation level of Plasmopara viticola (the oomycete responsible for downy mildew). Stilbenes displayed a spectrum of activity ranging from low to high. Six of them, including the most active ones, were subsequently tested on the development of Botrytis cinerea (fungus responsible for grey mold). The results obtained allowed us to identify the most active stilbenes against both grapevine pathogens, to compare the antimicrobial activity of the evaluated series of stilbenes, and to discuss the relationship between their chemical structure (number and position of methoxy and hydroxy groups) and antimicrobial activity

Antimicrobial Activity of Resveratrol Analogues

Stilbenes, especially resveratrol and its derivatives, have become famous for their positive effects on a wide range of medical disorders, as indicated by a huge number of published studies. A less investigated area of research is their antimicrobial properties. A series of 13 trans-resveratrol analogues was synthesized via Wittig or Heck reactions, and their antimicrobial activity assessed on two different grapevine pathogens responsible for severe diseases in the vineyard. The entire series, together with resveratrol, was first evaluated on the zoospore mobility and sporulation level of Plasmopara viticola (the oomycete responsible for downy mildew). Stilbenes displayed a spectrum of activity ranging from low to high. Six of them, including the most active ones, were subsequently tested on the development of Botrytis cinerea (fungus responsible for grey mold). The results obtained allowed us to identify the most active stilbenes against both grapevine pathogens, to compare the antimicrobial activity of the evaluated series of stilbenes, and to discuss the relationship between their chemical structure (number and position of methoxy and hydroxy groups) and antimicrobial activity

Induced resistance as a strategy for vineyard protection

National audienc