Réseau mycorhizien – Wikipédia

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Réseaux d’hyphes souterrains qui connectent des plantes individuelles entre elles

Echanges de nutriments et communication entre un champignon mycorhizien et des plantes.

Réseaux mycorhiziens (aussi connu sous le nom réseaux mycorhiziens communs ou alors CMN) sont des réseaux d’hyphes souterrains créés par des champignons mycorhiziens qui relient des plantes individuelles entre elles et transfèrent de l’eau, du carbone, de l’azote et d’autres nutriments et minéraux.

La formation de ces réseaux dépend du contexte et peut être influencée par des facteurs tels que la fertilité du sol, la disponibilité des ressources, le génotype de l’hôte ou du myco-symbiote, les perturbations et les variations saisonnières.[1]

Par analogie avec les nombreux rôles intermédiés par le World Wide Web dans les communautés humaines, les nombreux rôles que les réseaux mycorhiziens semblent jouer dans les bois leur ont valu un surnom familier: le Wood Wide Web.[2][3]

Substances transférées[[[[Éditer]

Plusieurs études ont démontré que les réseaux mycorhiziens peuvent transporter du carbone,[4][5]phosphore,[6] azote,[7][8] l’eau,[1][9] composés de défense,[10] et allélochimiques [11][12] d’une plante à l’autre. Il a été proposé que le flux de nutriments et d’eau à travers les réseaux d’hyphes soit déterminé par un modèle source-puits,[1] où les plantes poussant dans des conditions de disponibilité relativement élevée des ressources (p. ex., environnements à forte luminosité ou à forte teneur en azote) transfèrent du carbone ou des nutriments à des plantes situées dans des conditions moins favorables. Un exemple courant est le transfert de carbone des plantes à feuilles situées dans des conditions de forte luminosité dans le couvert forestier, aux plantes situées dans le sous-étage ombragé où la disponibilité de la lumière limite la photosynthèse.

Il existe deux principaux types de réseaux mycorhiziens: les réseaux mycorhiziens arbusculaires et les réseaux ectomycorhiziens.

  • Des réseaux mycorhiziens arbusculaires se forment entre les plantes qui s’associent aux gloméromycètes. Les associations mycorhiziennes arbusculaires (également appelées endomycorhizes) prédominent parmi les plantes terrestres et se forment avec 150 à 200 espèces fongiques connues, bien que la véritable diversité fongique puisse être beaucoup plus élevée.[13] On a généralement supposé que cette association avait une faible spécificité d’hôte. Cependant, des études récentes ont démontré les préférences de certaines plantes hôtes pour certaines espèces de gloméromycètes [14][15]
  • Des réseaux ectomycorhiziens se forment entre les plantes qui s’associent aux champignons ectomycorhiziens et prolifèrent au moyen de mycélium extramatrique ectomycorhizien. Contrairement aux gloméromycètes, les champignons ectomycorhiziens sont un groupe très diversifié et polyphylétique composé de 10 000 espèces fongiques.[16] Ces associations ont tendance à être plus spécifiques et prédominent dans les forêts tempérées et boréales.[13]

Avantages pour les plantes[[[[Éditer]

Plusieurs effets positifs des réseaux mycorhiziens sur les plantes ont été rapportés.[17] Ceux-ci comprennent un succès d’établissement accru, un taux de croissance plus élevé et la survie des semis;[18] amélioration de la disponibilité de l’inoculum pour l’infection mycorhizienne;[19] transfert d’eau, de carbone, d’azote et d’autres ressources limitantes augmentant la probabilité de colonisation dans des conditions moins favorables.[20] Ces avantages ont également été identifiés comme les principaux moteurs d’interactions et de rétroactions positives entre les plantes et les champignons mycorhiziens qui influencent l’abondance des espèces végétales.[21]

Plantes mycohétérotrophes et mixotrophes[[[[Éditer]

Les plantes myco-hétérotrophes sont des plantes qui sont incapables de photosynthétiser et qui dépendent plutôt du transfert de carbone des réseaux mycorhiziens comme principale source d’énergie.[17] Ce groupe de plantes comprend environ 400 espèces. Certaines familles qui incluent des espèces mycotrophes sont: Ericaceae, Orchidaceae, Monotropaceae et Gentianaceae. De plus, les plantes mixotrophes bénéficient également d’un transfert d’énergie via des réseaux hyphals. Ces plantes ont des feuilles complètement développées, mais vivent généralement dans des environnements très nutritifs et limités en lumière qui limitent leur capacité de photosynthèse.[22]

La connexion aux réseaux mycorhiziens crée des rétroactions positives entre les arbres adultes et les semis de la même espèce et peut augmenter de manière disproportionnée l’abondance d’une seule espèce, ce qui peut entraîner une monodominance.[5][18] La monodominance se produit lorsqu’une seule espèce d’arbre représente la majorité des individus d’un peuplement forestier.[23] McGuire (2007), travaillant avec l’arbre monodominant Dicymbe corymbosa en Guyane a démontré que les semis ayant accès aux réseaux mycorhiziens avaient une survie, un nombre de feuilles et une hauteur plus élevés que les semis isolés des réseaux ectomycorhiziens.[18]

introduction[[[[Éditer]

L’importance de la facilitation des réseaux mycorhiziens n’est pas une surprise. Les réseaux mycorhiziens aident à réguler la survie, la croissance et la défense des plantes. La compréhension de la structure, de la fonction et des niveaux de performance du réseau est essentielle lors de l’étude des écosystèmes végétaux. L’amélioration des connaissances sur l’établissement des semences, le transfert de carbone et les effets du changement climatique conduira à de nouvelles méthodes de gestion de la conservation des écosystèmes.

Établissement de semis[[[[Éditer]

La recherche sur l’établissement de semis est souvent axée sur les communautés au niveau de la forêt avec des espèces fongiques similaires. Cependant, les réseaux mycorhiziens peuvent modifier les interactions intra et interspécifiques qui peuvent modifier la physiologie des plantes préétablies. Une compétition changeante peut altérer la régularité et la dominance de la communauté végétale. La découverte de l’établissement de semis a montré que la préférence des semis se situe à proximité des plantes existantes d’espèces con ou hétérospécifiques et que la quantité de semis est abondante.[24] Beaucoup pensent que le processus d’infection de nouveaux semis par les mycorhizes existantes accélère leur établissement au sein de la communauté. Les semis héritent d’énormes avantages de leur nouvelle relation symbiotique formée avec les champignons.[25] Le nouvel afflux de nutriments et la disponibilité de l’eau aident le plant à croître mais, plus important encore, aident à assurer sa survie en cas de stress.[26] Les réseaux mycorhiziens aident à la régénération des semis lors d’une succession secondaire, observée dans les forêts tempérées et boréales.[24]

Les semis profitent de l’infection des mycorhizes
Augmentation de la gamme d’infectivité de divers champignons mycorhiziens
Augmentation des apports de carbone des réseaux mycorhiziens avec d’autres plantes
Une superficie accrue signifie un meilleur accès aux nutriments et à l’eau
Augmentation des taux de change des nutriments et de l’eau provenant d’autres plantes.
Pseudotsuga Menziesii mature

Plusieurs études se sont concentrées sur les relations entre les réseaux mycorhiziens et les plantes, en particulier leur performance et leur taux d’établissement. La croissance des semis de sapin de Douglas a augmenté lorsqu’ils sont plantés avec des feuillus par rapport aux sols non modifiés dans les montagnes de l’Oregon. Les sapins de Douglas avaient des taux plus élevés de diversité fongique ectomycorhizienne, de richesse et de taux de photosynthèse lorsqu’ils étaient plantés à côté des systèmes racinaires de sapins de Douglas matures et Betula papyrifera que par rapport aux semis qui ne présentaient pas ou peu de croissance lorsqu’ils étaient isolés des arbres matures.[27] Le sapin de Douglas a fait l’objet d’une autre étude pour comprendre sa préférence pour l’établissement dans un écosystème. Deux espèces d’arbustes, Arctostaphylos et Adénostome tous deux ont eu l’occasion de coloniser les semis avec leurs champignons ectomycorhizes. Arctostaphylos les arbustes ont colonisé les semis de Douglas taxifoliés qui avaient également des taux de survie plus élevés. Les mycorhizes rejoignant la paire avaient un plus grand transfert net de carbone vers le plant.[28] Les chercheurs ont pu minimiser les facteurs environnementaux rencontrés afin d’éviter de balancer les lecteurs dans des directions opposées.

Dans la forêt brûlée et récupérée, Quercus rubrum L. l’établissement a été facilité lorsque des glands ont été plantés près de Q. montana mais n’a pas poussé à proximité de mycorhizes arbusculaires Acer rubrum L. Les semis déposés à proximité Q. montana avait une plus grande diversité de champignons ectomycorhiziens, et un transfert net plus important des teneurs en azote et phosphore démontrant la formation de champignons ectomycorhiziens avec le plant a aidé à leur établissement. Résultats démontrés avec une densité croissante; les avantages mycorhiziens diminuent en raison de l’abondance de ressources qui submergeaient leur système, entraînant une faible croissance comme on le voit dans Q. rubrum.[29]

Les réseaux de mycorhizes diminuent avec l’éloignement croissant des parents, mais le taux de survie n’a pas été affecté. Cela indique que la survie des semis a une relation positive avec la diminution de la concurrence à mesure que les réseaux s’éloignent.[30]

Une étude a montré les effets des réseaux ectomycorhiziens chez les plantes confrontées à une succession primaire. Dans son expérience, Nara a transplanté Salix reinii semis inoculés avec différentes espèces ectomycorhiziennes. Il a découvert que les réseaux mycorhiziens sont le lien entre la colonisation des champignons ectomycorhiziens et l’établissement des plantes. Les résultats ont montré une augmentation de la biomasse et de la survie des germes près des semis inoculés par rapport aux semis inoculés.[31]

Des études ont montré que l’association avec une plante mature équivaut à une survie plus élevée de la plante et à une plus grande diversité et richesse en espèces des champignons mycorhiziens. Cependant, ces études n’ont pas pris en compte le statut seuil de la concurrence pour les ressources et le bénéfice pour les réseaux mycorhiziens.

Transfert de carbone[[[[Éditer]

Le transfert de carbone a été démontré par des expériences utilisant des 14C et en suivant la voie des semis de conifères ectomycorhiziens à un autre en utilisant des réseaux mycorhiziens.[32] L’expérience a montré un mouvement bidirectionnel du 14C au sein des espèces d’ectomycorhizes. Une étude plus approfondie du mouvement bidirectionnel et du transfert net a été analysée à l’aide de la technique de marquage d’impulsions avec des isotopes 13C et 14C dans les espèces ectomycorhiziennes Le Douglas taxifolié et Betula payrifera semis.[33] Les résultats ont montré un bilan net global du transfert de carbone entre les deux jusqu’à la deuxième année où le sapin de Douglas a reçu du carbone de B. payrifera.[34][35] La détection des isotopes a été trouvée dans des shorts végétaux récepteurs, exprimant le transfert de carbone du champignon vers les tissus végétaux.

Lorsque l’extrémité réceptrice des champignons ectomycorhiziens de la plante a une disponibilité limitée de la lumière du soleil, il y a eu une augmentation du transfert de carbone, indiquant un gradient source-puits de carbone entre les plantes et la surface d’ombre régule le transfert de carbone.[36]

Transfert d’eau[[[[Éditer]

Des traceurs isotopiques et des colorants fluorescents ont été utilisés pour établir le transfert d’eau entre des plantes conspécifiques ou hétérospécifiques. L’ascenseur hydraulique facilite le transfert de l’eau des arbres à racines profondes vers les semis. Cela pourrait potentiellement être un problème pour les plantes stressées par la sécheresse qui forment ces réseaux mycorhiziens avec leurs voisins. L’ampleur dépendrait de la sévérité de la sécheresse et de la tolérance d’une autre espèce végétale.[37]

Voir également[[[[Éditer]

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