Bactéries associées au Zn

May 28, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12606 (2023) Citer cet article

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Pour identifier des bactéries adaptées aux métaux et dotées de caractères influençant positivement la croissance de deux espèces de plantes hyperaccumulatrices, Arabidopsis Arenasa et Arabidopsis halleri, nous avons isolé des bactéries habitant la rhizosphère et les tissus végétatifs (racines, feuilles basales et caulinaires) de plantes poussant sur deux anciennes bactéries Zn – Pb – Cd. des tas de déchets à Bolesław et Bukowno (Pologne du Sud), et ont caractérisé leurs caractéristiques potentielles favorisant la croissance des plantes (PGP) ainsi que les concentrations de métaux déterminées dans la rhizosphère et les tissus végétaux. Pour déterminer la position taxonomique de 144 isolats bactériens, le séquençage Sanger de l’ADNr 16S a été utilisé. Une caractérisation métabolique des souches isolées a été réalisée in vitro à l'aide de tests PGP. A. Arenasa et A. Halleri accumulent de grandes quantités de Zn dans leurs tissus, en particulier dans les feuilles caulinaires. Parmi les 22 taxons bactériens identifiés, le niveau le plus élevé de diversité taxonomique (H' = 2,01) a été révélé chez les endophytes des feuilles basales d'A. halleri provenant de la zone de décharge de Bukowno. Les 96, 98, 99 et 98 % des souches étudiées se sont montrées respectivement tolérantes au Cd, au Zn, au Pb et au Cu. Généralement, des pourcentages plus élevés de bactéries pourraient synthétiser des auxines, des sidérophores et de l'acétoïne et solubiliser le phosphate. Neuf des souches bactériennes provenant des tas de déchets étaient tolérantes aux métaux toxiques, présentaient des traits PGP in vitro et sont des candidates potentielles pour la bioremédiation.

Les rejets de métaux liés aux activités anthropiques ont fortement contribué à la pollution de l’environnement à l’échelle mondiale1. Les métaux en tant qu'éléments non dégradables ne peuvent être transformés qu'en formes chimiques de toxicité et/ou de mobilité altérées. Ils peuvent entrer dans les chaînes alimentaires et provoquer une toxicité pour les organismes2. La mise en œuvre de diverses méthodes physiques d'assainissement telles que l'excavation et le remblayage des sols, le lavage des sols, l'électrorestauration, la vitrification et les traitements chimiques tels que la précipitation, la lixiviation, l'extraction, l'échange d'ions, l'encapsulation ou l'immobilisation entraînent généralement une réduction de la réactivité des métaux mais produisent souvent sous-produits3,4. Les méthodes de dépollution physicochimiques ont des effets négatifs sur la vie microbienne ainsi que sur plusieurs paramètres du sol, comme le pH, l’argile et la matière organique5,6. Ils ne peuvent pas non plus être appliqués à grande échelle car ils sont généralement trop coûteux et leur acceptation par le public est faible3. Comme alternative, des stratégies basées sur les plantes (souvent appelées « phytoremédiation ») ont été proposées comme méthodes plus respectueuses de l'environnement pour la restauration des sols dégradés7,8,9. Les plantes qui évitent la toxicité des métaux en stockant des ions métalliques dans leurs tissus souterrains sont utilisées comme phytostabilisateurs, tandis que les plantes qui accumulent des métaux dans les tissus aériens peuvent être utilisées comme phytoextracteurs10. Lorsqu’une plante phytoextractrice absorbe les métaux du sol et atteint un certain seuil de concentration de métaux dans les feuilles, elle est classée comme hyperaccumulatrice11. Actuellement, plus de 500 hyperaccumulateurs de métaux ont été décrits ; la majorité d'entre eux sont des métallophytes obligatoires limités aux sols métallifères, tandis qu'un groupe plus restreint comprend des hyperaccumulateurs facultatifs habitant à la fois les sols non métallifères et métallifères . Malgré une compréhension approfondie des mécanismes d’adaptation des métallophytes, il est clair que l’utilisation de ces plantes uniquement à des fins de phytoextraction n’est pas économiquement réalisable en raison de leur taux de croissance généralement faible et de leur production de biomasse limitée14,15. Il a été récemment démontré qu'une utilisation combinée de plantes et de micro-organismes spécifiques peut augmenter considérablement l'efficacité de l'assainissement, tant pour les polluants organiques que pour les métaux16,17,18,19. Les endophytes végétaux peuvent atténuer divers types de stress, par exemple la salinité20, la sécheresse21, le stress osmotique22, la température23 et la toxicité des métaux24,25,26,27. Sánchez-López et al.28, par exemple, ont démontré que le Méthylobacterium sp. La souche Cp3 isolée à partir de graines de Crotolaria pumila poussant sur un sol pollué par le Zn a montré lors de tests in vitro plusieurs traits qui peuvent avoir un effet bénéfique sur la croissance des plantes et peuvent donc être potentiellement utiles en phytoremédiation. Les microbes soumis à des conditions de stress métallique peuvent interagir directement avec les ions29,30,31 ou peuvent influencer de manière bénéfique la condition physique de leurs plantes hôtes, y compris celles qui accumulent des métaux toxiques dans leurs tissus, réduisant ainsi la toxicité des métaux32,33,34,35. La connaissance des souches bactériennes potentiellement utiles pour l’assainissement des sols pollués par les métaux est d’une importance capitale.