La symbiose mycorhizienne à arbuscules chez des espèces ligneuses : diversité des Glomales

224 Pages·2010·12.07 MB·French

by  Guissou, Gilbert Tiby

UNIVERSITE DE OUAGADOUGOU N° d'ordre
UFR SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE
Laboratoire de Biologie et Ecologie Végétales
THESE
Présentée pour l'obtention du titre de
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE DE OUAGADOUGOU
Spécialité: Sciences Biologiques Appliquées
Option: Biologie et Ecologie Végétales
par
Tiby Gilbert GUISSOU
Ingénieur des Eaux et Forêts
-La symbiose' mycorhizienne à arbuscules chez des espèces ligneuses:
diversité des -Glomales, dépendance. mycorhizienne-, utilisation des
et
.phospbatesnaturels tolérance a un stress hydrique
er
Soutenue le 1 Juin 2001, devant la commission d'examen
Président: Sita GUINKO, Professeur, Université de Ouagadougou
Kxarninateurs: Mahamane SAADOU, Professeur, Université Abdou Monmouni Niamey
Michel P. SEDOGO, Directeur de Recherche, CNRST Ouagadougou
Paco SEREME, Maître de Recherche, CNRST Ouagadougou
Philippe SANKARA, Maître de Conférences, Université Ouagadougou
DeD/Cf/Ce
«Nul ne disparaÎtsi son souvenir et son a-mour demeurent
dans nos cœurs»
Voilà qu'il a plu à Dieu de
rappeler son serviteur, notre
Papa,- le Mer~redi 30 -Mai
2001 à Koudougou.
Ce document lui est
entièrement dédié.
M-erci Papa, uoe fois de plus,
d'avoir reçu mon message
d'outre tombe!
REMERCIEMENTS
Cette thèse a été réalisée au Laboratoire de Microbiologie Forestière du Département de
Productions Forestières de l'INERA (ex IRBET) au CNRST. Que la Direction de cette institution de
recherches trouve ici l'expression de notre profonde gratitude pour sa contribution au financement de ce
travail. Nous exprimons également toute notre reconnaissance et nos remerciements à toutes les
personnes qui nous ontpermis de meneràbien cetravail etenparticulier au :
Docteur Jean-Marie Ouadba, Ancien Directeur de l'IRBET, pour sa constante disponibilité et
son soutien. Malgré ses multiples occupations, il a fait une correction détaillée de ce document avec de
nombreuses suggestions. Qu'iltrouve icinotre respectueusegratitude;
Docteurs Michel P. Sédogo DéléguéGénéral du CNRSTet Paco Sérémé Directeur de l'INERA
qui nous soutenu sans mesure dans cette institution et pour les nombreuses qu'ils nous ont accordé. Ils
nous égalementfait l'honneurd'être membres dejurypourjugerce document;
Docteur Amadou M. Bâ (Université des Antilles et de la Guyane, Guadeloupe, France) qui a
dirigé ce travail en nous faisant bénéficier de ses grandes compétences et de sa disponibilité. Merci
d'avoir guidé nos premiers pas dans la recherche et pour la confiance que vous nous avez témoignée
depuis l'obtention denosdiplômes d'Ingénieurdes Eauxet Forêtsetd'Etudes Approfondies ;
Professeur Sita Guinko (Université de Ouagadougou, Burkina Faso) qui nous fait l'honneur de
présidercejuryetpour les nombreuses facilités qu'il nous a accordées clans son laboratoire. Qu'iltrouve
ici letémoignage denotretrèshauteconsidération ;
Professeur Mahamane Saadou (Université Abdou Mournouni de Niamey, Niger) qui, au cours
de leurs brèves missions au Burkina Faso ont bien voulu accepter échanger leurs expériences et émettre
des suggestions. Il a corrigénotredocument etacceptéd'être membre de cejury;
Professeur Philippe Sankara, Maître de Conférences à l'Université de Ouagadougou, pour ses
critiques sur le manuscrit et ses conseils combien pertinents malgré ses multiples occupations. Il nous fait
l'honneurégalementd'accepter siégerdans lejuryetnous lui sommestrès reconnaissant;
Mme Jeanne Millogo-Rasolodimby, Maître Assistant à l'Université de Ouagadougou, pour sa
sympathie etsa collaboration exemplaireen apportantdes correctionset suggestionsàcedocument;
Docteur Christian Plenchette (Station d'Agronomie de l'INRA de Dijon, France) pour ses
nombreuxconseils fructueux et ses remarquestrès constructives surle manuscrit ;
Docteur Yolande Dalpé (CRECO/Agriculture, Ottawa au Canada) pour son aide à
l'identification des Glomales et ses observationspertinentes surle manuscrit ;
Docteurs Robin Duponnois et Frédéric Do (IRD de Dakar, Sénégal) pour les nombreuses
discussions fructueuses et les facilités qu'ils nous ontaccordédans leurslaboratoires;
Docteur Jean Sibiri Ouédraogo, Chefde Département Productions Forestières de l'INERA pour
nous avoir accueilli avec sympathie dans son Département. Nous lui sommes très reconnaissant pour son
accueil sympathique, ses conseils, son soutien et la confiance qu'il nous a accordé tout au long de ce
travail. Nous voudrions également adresser nos remerciements au Docteur Asimi Salawu, Chef du
LaboratoiredeMicrobiologieForestière;
ABREVIATIONS
ATP: Adénosine Triphosphate
BP: Burkina Phosphate
CEC :Capacité d'Echanges Cationiques
CMA (AMF) :Champignons Mycorhiziens àArbuscules (ArbuscularMycorrhizal Fungi)
CNRF: Centre National deRecherche Forestière
CNRST :Centre National de laRecherche Scientifique etTechnologique
CNSF :Centre National de Semences Forestières
CRECO :Centre de Recherches sur les Céréales et Oléagineux
CTFf :CentreTechnique ForestierTropical (actuel ClRAD-Forêt)
DM(MD) :Dépendance Mycorhizienne (Mycorrhizal Dependency)
DMR (RMD) :Dépendance MycorhizienneRelative au Champ (RelativeMycorrhizal Dependency)
DMRC :DépendanceMycorhizienneRelative au Champ
EUE: Efficience de l'Utilisation d'Eau
FAO: Organisation des Nations Unies pourl'Alimentation etl'Agriculture
ICRISAT: International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (Institut International de
Recherche sur les Cultures en zones Tropicales Semi-Arides)
IFDC: International Fertilizer Development Corporation (Centre International de l'Agriculture et
Développement)
INERA :Institut de l'Environnementet de Recherches Agricoles
INRA :Institut National de laRecherche Agronomique
INVAM: Institut of Vesicular and Arbuscular Mycorrhizae (Institut des Mycorhizes à Vésicules et à
Arbuscules)
IRBET: Institutde Recherche enBiologie etEcologie Tropicale
!RD :Institutde Recherches pour le Développement
ms :
Indice de Résistance au Stresshydrique
mSN: Institutde Recherche sur les Substances Naturel1es
ISRAfDRPF :Institut Sénégalais de Recherches Agricoles/Direction de Recherche etProductionForestière
ITCF :InstitutTechnique des Céréales etdes Fourrages
MA :Mycorhizes àArbuscules
NAS :National Academy ofSciences (Académie Nationale des Sciences)
PCRlRFLP: Polymerase Chain ReactionlRestriction Fragment Length Polymorphism (Réaction en
Chaînes de PolymérasefPolymorphisme de Longueur des Fragments de Restriction)
PGPR :Plant Growth Promoting Rhizobacteria(Rhizobacteries Stimulant laCroissance des Plantes)
PN :Phosphates Naturels
PNK (KRP) :Phosphates Naturels de Kodjari (Kodjari Rock Phosphates)
RAPD :Random Amplified Polymorphie DNA (Amplification Aléatoiredes Régions de l'ADN)
ABREVIATIONS
ATP :AdénosineTriphosphate
BP :BurkinaPhosphate
CEC :Capacité d'Echanges Cationiques
CMA (AMF) :Champignons Mycorhiziens àArbuscules (ArbuscularMycorrhizal Fungi)
CNRF: Centre National de Recherche Forestière
CNRST :CentreNational de laRecherche Scientifique etTechnologique
CNSF: Centre National de Semences Forestières
CRECO :Centre deRecherches surles Céréales et Oléagineux
CTFr: CentreTechniqueForestierTropical (actuel CIRAD-Forêt)
DM(MD) :DépendanceMycorhizienne (Mycorrhizal Dependency)
DMR (RMD) :DépendanceMycorhizienneRelative au Chan1p (RelativeMycorrhizal Dependency)
DMRC :Dépendance MycorhizienneRelative au Champ
EUE: Efficience de l'Utilisation d'Eau
FAO: Organisation des Nations Unies pour l'Alimentation etl'Agriculture
ICRISAT: International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (Institut International de
Recherche sur les Cultures en zones Tropicales Semi-Arides)
IFDC: International Fertilizer Development Corporation (Centre International de l'Agriculture et
Développement)
INERA :Institutde l'Environnementetde Recherches Agricoles
INRA :Institut National de laRecherche Agronomique
INVAM: Institut of Vesicular and Arbuscular Mycorrhizae (Institut des Mycorhizes à Vésicules et à
Arbuscules)
mBET :Institut de Recherche enBiologie etEcologie Tropicale
!RD :Institut de Recherches pour le Développement
ms :Indice de Résistance au Stress hydrique
IRSN: Institutde Recherche sur les Substances Naturelles
ISRAfDRPF: Institut Sénégalais de Recherches AgricoleslDirection de Recherche etProduction Forestière
ITCF :InstitutTechnique des Céréales et des Fourrages
MA :Mycorhizes àArbuscules
NAS :National Academy ofSciences (Académie Nationale des Sciences)
PCRlRFLP: Polymerase Chain ReactionlRestriction Fragment Length Polymorphism (Réaction en
Chaînes de PolyméraselPolymorphisme de Longueur des Fragments de Restriction)
PGPR :Plant Growth PromotingRhizobacteria(Rhizobacteries StimulantlaCroissance des Plantes)
PN :Phosphates Naturels
PNK (KRP) :Phosphates Naturels deKodjari (Kodjari Rock Phosphates)
RAPD :Random Amplified Polymorphic DNA (Amplification Aléatoire des Régions de l'ADN)
ii
LISTE DES FIGURES
Pages
Figm'e 1 : Influence de l'inoculation avec G. aggregatllm et G. intraradices sur le taux de
mycorhization et labiomasse totale produite chez 13 fruitiers du Sénégal.... 77
FigUl'e 2: Dépendance mycorhizienne de 13 fruitiers du Sénégal inoculés avec Ci.
aggregatllm et G. inlraradices.... '" 78
Figure 3 :Concentrations en P et K dans les tiges feuillées des 13 arbres fruitiers du Sénégal
inoculés avec G. aggregatum et G. intraradices.. . 79
Figure 4 : Effets de l'inoculation avec G. manihotis et de la fertilisation avec différentes
doses de BP sur la hauteur, la masse sèche totale, le rapport racine/tige, la
dépendance mycorhizienne, le taux de mycorhization et les concentrations en N, Pet
K desjujubiers cultivés dans un sol alcalin. ..91
FigUl'e 5 : Effets de l'inoculation avec Ci. manihotis et de la fertilisation avec différentes
doses de BP sur la hauteur, la masse sèche totale, le rapport racine/tige, la
dépendance mycorhizienne, le taux de mycorhization et la concentration en N, P et
K desjujubiers cultivés dans un sol acidifié avec de latourbe..... . 93
FigUl'e 6 : Effets du stress hydrique et de l'inoculation avec CI. aggregalum sur la masse
sèche totale, la dépendance mycorhizienne, la consommation d'eau, le taux de
mycorhization, la surface foliaire et l'efficience d'utilisation d'eau chez les fruitiers
Balanites aegyptiaca, Parkia biglobosa, Tamarindus indica et Ziziphus
nJauritiana 99
Figure 7: Effets du stress hydrique et de l'inoculation avec G. aggregallltn sur la
concentration en N, P, K et Mg dans les tiges feuillées des fruitiers Balanites
aegyptiaca, Parkia biglobosa, Tamarindus indica etZiziphus mauritiana. 102
REMERCIEMENTS
Cette thèse a été réalisée au Laboratoire de Microbiologie Forestière du Département de
Productions Forestières de l'INERA (ex IRBET) au CNRST. Que la Direction de cette institution de
recherches trouve ici l'expression de notre profonde gratitude pour sa contribution au financement de ce
travail. Nous exprimons également toute notre reconnaissance et nos remerciements à toutes les
personnes qui nous ontpennis de menerà bien cetravail etenparticulierau :
Docteur Jean-Marie Ouadba, Ancien Directeur de l'IRBET, pour sa constante disponibilité et
son soutien. Malgré ses multiples occupations, il a fait une correction détaillée de ce document avec de
nombreuses suggestions. Qu'iltrouve icinotre respectueusegratitude;
DocteursMichel P. Sédogo DéléguéGénéral du CNRST et Paco Sérémé Directeurde l'INERA
qui nous soutenu sans mesure dans cette institution et pour les nombreuses qu'ils nous ont accordé. Ils
nous égalementfait l'honneurd'être membres dejurypourjugerce document;
Docteur Amadou M. Bâ (Université des Antilles et de la Guyane, Guadeloupe, France) qui a
dirigé ce travail en nous faisant bénéficier de ses grandes compétences et de sa disponibilité. Merci
d'avoir guidé nos premiers pas dans la recherche et pour la confiance que vous nous avez témoignée
depuis l'obtention denos diplômes d'Ingénieurdes EauxetForêts etd'Etudes Approfondies;
Professeur Sita Guinko (Université de Ouagadougou, Burkina Faso) qui nous fait l'honneur de
présidercejuryetpour les nombreuses facilités qu'il nous a accordées dans son laboratoire. Qu'iltrouve
ici letémoignagede notretrèshauteconsidération ;
Professeur Mahamane Saadou (Université Abdou Moumouni de Niamey, Niger) qui, au cours
de leurs brèves missions au Burkina Faso ont bien voulu accepter échanger leurs expériences et émettre
des suggestions. Ila corrigénotredocumentetacceptéd'êtremembre decejury;
Professeur Philippe Sankara, Maître de Conférences àl'Université de Ouagadougou, pour ses
critiques sur le manuscrit et ses conseils combien pertinents malgréses multiples occupations. Il nous fait
l'honneurégalementd'acceptersiégerdans lejuryetnous lui sommestrès reconnaissant;
Mme Jeanne Millogo-Rasolodimby, Maître Assistant à l'Université de Ouagadougou, pour sa
sympathie etsacollaboration exemplaireen apportantdes corrections etsuggestions àcedocument;
Docteur Christian Plenchette (Station d'Agronomie de l'INRA de Dijon, France) pour ses
nombreuxconseils fructueux etses remarquestrès constructivessurlemanuscrit ;
Docteur Yolande Dalpé (CRECO/Agriculture, Ottawa au Canada) pour son aide à
l'identification des Glomales etses observationspertinentes surlemanuscrit;
Docteurs Robin Duponnois et Frédéric Do (IRD de Dakar, Sénégal) pour les nombreuses
discussions fructueuses etles facilités qu'ils nous ontaccordédans leurs laboratoires;
Docteur Jean Sibiri Ouédraogo, Chefde Département Productions Forestières de l'INERA pour
nous avoir accueilli avec sympathie dans son Département. Nous lui sommes très reconnaissant pour son
accueil sympathique, ses conseils, son soutien et la confiance qu'il nous a accordé tout au long de ce
travail. Nous voudrions également adresser nos remerciements au Docteur Asimi Salawu, Chef du
Laboratoirede MicrobiologieForestière;
SOMMAIRE
Pages
i
~1l~~1rI()~S
---------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------ii
LIS1rE DES FIGU~S
LIS1rE DES 1r~IlLE~UX------------------,------------------i-iii
~SUME ------------------------------------------------------------------iv
------
~BS1'RAC1r ------------------- v
IN1'R()DUCTI()~GE~ERALE------------------,------, 1
CHAPITRE 1: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1-Etat des connaissances sur les espèces ligneuses utilisées-----------------------------5
1-AcaciaholosericeaA. Cwm. ex G. Don (Mimosacées)---------------------------------5
2-AcaciamangiumWilld. (Mimosacées)---------------------------------------------6
3-Adansoniadigitata L. (Bombacacées)--------------------------- -7
4-Afzeliaafricana Sm. (Césalpiniacées) -------------------------------9
5-Anacardium occidentale L. (Anacardiacées)--------------------------------------10
6-Aphania senegalensis (Juss.) Radlk. (Sapindacées)-- 12
7- Balanitesaegyptiaca(L.)Del. (Balanitacées)---- 13
8-Cordylapinnata (Lepr.) M.-Redh (Césalpiniacées) 14
9-Dialiumguineense Willd. (Césalpiniacées) -15
10-Faidherbiaalbida (Del.) A. Chev. (Mimosacées) ---- -------- 16
11-Landolphiaheudelotii A. OC. (Apocynacées)-------------------------17
12-Parkia biglobosa (Jacq.)Benth. (Mimosacées) -----------------------------------------18
13-Sabasenegalensis (A. OC.) Pichon (Apocynacées)------------------------------20
14-Sc/erocarya birrea(A. Rich.)Hochst. (Anacardiacées)-------------------------------------------------21
15- Tamarindus indica L. (Césalpiniacées) ----------------------------------------------------23
16-Ziziphus mauritiana Lam. (Rhamnacées) 24
ll- Les mycorhizes------------------------------------------------- ---------- 26
1-Généralités-------------------------------------------- -------26
2-Les mycorhizes àarbuscules (MA)----------------------------------------28
2-1- Morphologieetdéveloppement-----------------------------------------------28
2-2-Taxonomie -- ---------- 30
2-3-Statutmycorhiziendesplantes--- --------- 33
2-4-Rôles des MAchezlesplantes ------------- 34
2-4-1-Alimentationminérale----- ------- -35
2-4-2- Alimentationhydrique- ------------------------------------------36
2-4-3-Luttecontredes agentspathogènes------------------------------------------37
2-5-Dépendancemycorhizienne----- ----------------------------38
2-5-1-Influencedefacteurs biotiques---------------------------------------------39
2-5-2-Influencedefacteurs abiotiques-------------------------------------------------------40
ID- Les phosphates naturels d'~friquede l'()uest----------------------------------------- 42
1-Phosphatesnaturels enagriculture----------------------------------------------------------42
2-Phosphatesnaturels etmycorhizesàarbuscules-----------------------------------43
3-Micro-organismes solubilisateurs desphosphatesnaturels------------------------44
CHAPITRE II: MATERIEL ET METHODES
1- Prétraitement et germination des graines----------------------------------- -45
ll- Caractéristiques physico-chimiques des sols utilisés------------- 46
ID- Description des Glomales------------------------------------------------- --47
1-PiégeagedesespècesdeGlomales ---------------------------------------------------------47
2- Séparationdes sporespartamisagehumide-------------------------------------------------------48
3-Séparationdes spores surgradientdesaccharrose -------------------------------------------49
4-Identificationdes spores formant lesGlomales---------------------------------------------------49
5-Dénombrementetviabilitédes spores -----------------------------------------------50
6-Cuhuremonosporaleetobtention des inoculums---------------------------------------------50
IV- Préparation des inoculums--------------------------- 51
1-Leschampignons mycorhiziens utilisés --------------------------------------------------------51
2-Productiond'inoculum-----------------------------------------------------------------------------51
3-Déterminationdunombredepropagules viables dans lesinoculums---------------- ----52
V- Fertilisation avec des phosphates naturels---------------------- 53
VI- Dispositifs expérimentaux---------------------------------------------- --54
1-Dépendancemycorhiziennedefruitiers----------------------------------------------------54
2-Utilisationdu Burkinaphosphate (BP) chezdeuxespèces d'arbres ----------------------------55
2-1-Effetdu BP surFaidherbiaalbidaassociéeàdes CMA--------------------------56
2-2-Mycorhizes etaciditédu sol surl'utilisation du BPchezZ. mauritiana-------------------57
3-Mycorhizesettoléranceàun stresshydriquechezles fruitiers----------- -----57
Vll- Paramètres mesurés--------------------------------------------- - 59
1-Variablesdecroissance-----------------------------------------------------------------59
2-Tauxdemycorhizationdes racines --------------------------------------------------------------------60
2-1-Echantillonnagedes racines mycorhizées-------------------------------------60
2-2-Coloration des racines échantillonnées-----------------------------------------------------------60
2-3-Evaluationdutauxdemycorhization---------------------------------------------------61
3-Analyses chimiquesdes végétaux-----------------------------------------------------------------61
Vill- Analyses statistiques des données ----------------------- 62
CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSION
1- Diversité et abondance relative des Glomales dans des sols du Burkina Faso 63
ll-Dépendance mycorhizienne d'arbres fruitiers------------------------ -67
ID- Utilisation des phosphates en présence ou non de CMA------- 82
1-Chezdesplants deFaidherbiaalbidadans des solsalcalins-----------------------------------82
2-Chezdesplantsdejujubier(z. mauritiana) dans sols àpHalcalin ouacide------------87
2-1-L'influencedu BPetdes CMAchezlejujubierdans un solalcalin----------------------88
2-2-Mobilisation du BPparlejujubiermycorhizédans un solacide---------------------92
IV-Mycorhizes à arbuscules et stress hydrique-------------------------- ----- 97
CONCLUSION GENERALE -PERSPECTIVES----------------- 103
~FE~NCESBIBLIOGIt)lPIII()1JES---------------------------------------------,------- 106
ANNEXES---------------------------------------
Docteurs Badiori Ouattara, Chef de la Station de l'INERA de Kamboinsé, et Louis R.
Ouédraogo, Délégué Régional de l'INERA de la Station de recherche de Saria à Koudougou, pour leur
constantedisponibilitéetleur soutien. Qu'ils soientvivement remerciés;
Docteur Moussa Ouédraogo, Responsable de la Direction Scientifique et Technologique du
CNRST, et ses collaborateurs Mamadou Traoré, Emmanuel Zougmoré, Jean Claude Barna, Annick
Kaborépourleuraide multiforme;
Docteurs Ouétian Bognounou et Belem Maïmounata, Ethnobotanistes à l'INERA-DPF qui ont
bien voulu corriger notre manuscrit. Nous voudrions témoigner notre gratitude aux chercheurs de ce
Département François Pallo, Boukary O. Diallo, Paul Ouédraogo, Mahamadi Diaoda, Kadidia B. Sanou,
Jules Bayala, Cathérine Ky, Théophile O. Dibloni chez qui, nous avons bénéficié conseils,
encouragements, appuitechnique. Qu'ilstrouventici l'expression denotre sincèrereconnaissance;
Messieurs Marcel Bazié et N'Gafien Koné, techniciens du Laboratoire de Microbiologie
Forestière,pourleurappuitechnique.
Nos sincères remerciements vont à l'endroit de tous nos collègues de l'INERAlCNRST pour
leur soutien et leur collaboration et qui ont apporté une contribution à la réalisation de ce travail dont les
noms n'ontpu êtrecités ;
J'ai une pensée particulière pour tous mes compagnons de stage, André B. Bationo et Mipro
Hien, qui m'onttémoigné leur soutien, leuramitié et leur solidarité ;
Nous sommes redevables à tous les enseignants des Universités de Bobo Dioulasso et
Ouagadougoupourleurcollaboration etleurs contributions multiformes ;
Pourtous mes parents et amisqui m'ontsoutenu etencouragé;
Enfrn, j'adresse mes vifs remerciements à tous ceux qui m'ont apporté leur concours et que je
nepeuxciterindividuellement.
Cetravail a reçu l'appui financier de différents organismes suivants: la Fondation Internationalepour la
Science (IFS, Suède), l'Agence francophone pour l'Enseignement Supérieur et la Recherche (AUPELF
UREF, France) dans le cadre d'une Allocation de recherche de l'Agence Universitaire de la
Francophonie, etl'Académie Africainepour la Science (AAS, Kenya). Qu'ilstrouvent ici l'expression de
ma profondegratitude. Nous voudrions, au nom de ces organismes, remercier Josiane Lindberg, Monica
Dahlberg, Sabine Bruns et Per Ekman de l'IFS, Hélène Chapet de l'AUPELF-UREF et Iba Koné de
l'AAS pour leursympathiquecollaboration.