Etude taxonomique, phylogénétique et génétique des bactéries symbiotes des légumineuses métallicoles adaptées aux sites contaminés par le zinc et le cadmium

Abstract

Anthyllis vulneraria est une légumineuse présente sur les remblais d'anciennes mines de zinc, capable de fixer l'azote atmosphérique. Elle favorise l'installation d'autres espèces végétales et participe ainsi à une phytostabilisation rapide et durable de ces sites. La bactérie fixatrice d'azote symbiotique de l'écotype métallicole d'A. vulneraria appartient à une nouvelle espèce bactérienne, Mesorhizobium metallidurans. Cette bactérie est présente de façon systématique sur tous les anciens sites miniers échantillonnés où un écotype d'Anthyllis métallicole a été répertorié. Afin de connaître son origine, une analyse comparative (génétique et phénotypique) de 164 Mesorhizobium associés à l'Anthyllis métallicole a été réalisée au niveau de sites contaminés et non contaminés. Les bactéries métallicoles se différencient des non métallicoles génétiquement, taxonomiquement et dans leurs capacités à tolérer les métaux. Ainsi M. metallidurans apparaît particulièrement adapté à des milieux à forte teneur en Zn et en Cd. L'étude des rhizobia associés à plusieurs autres légumineuses métallicoles a révélé une forte diversité de bactéries. Il semble que les bactéries symbiotiques associées à différentes légumineuses métallicoles soient le résultat d'adaptations locales liées à des transferts horizontaux de gènes. Ainsi une bactérie saprophyte du sol fortement adaptée aux milieux contaminés et capable d'acquérir des gènes de nodulation sous pression de sélection de la plante hôte serait à l'origine de M. metallidurans.Anthyllis vulneraria is a legume present on heavy-metal-enriched spoil heaps of zinc and able to fix nitrogen. It facilitates installation of other vegetal species, allowing fast and lasting post-mining restoration of these sites. Nitrogen-fixing bacteria able to associate with a metallicolous A. vulneraria ecotype belong to a new species, Mesorhizobium metallidurans. This bacterium is systematically found in all mining samples where metallicolous Anthyllis ecotype is present. To investigate on the origin of this bacterium, a comparative analysis (genetic and phenotypic) of Mesorhizobium associated with metallicolous Anthyllis was performed on contaminated and non contaminated soils. Metallicolous bacteria differ of non metallicolous genetically, taxonomically and in their capacities to tolerate metals. So, M. metallidurans seems particularly adapted to high level of Zn and Cd. Study of rhizobia associated with several other metallicolous legumes revealed high genetic diversity. It seems that symbiotic bacteria associated with different metallicolous legumes are the result of local adaptations linked to horizontal transfers. Thus, a soil saprophytic bacterium highly adapted to contaminated and able to acquire nodulation genes under selection pressure of plant host would be at the origin of M. metallidurans.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF