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Solutions fondées sur la Nature pour améliorer l'établissement des semis d'arbres dans le cadre du changement climatique : interactions plante-microorganismes

ABG-98736 Thesis topic
2021-06-10 Other public funding
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Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille - Ecologie Microbienne de la Rhizosphère
Saint Paul lez Durance - Provence-Alpes-Côte d'Azur - France
Solutions fondées sur la Nature pour améliorer l'établissement des semis d'arbres dans le cadre du changement climatique : interactions plante-microorganismes
  • Ecology, environment
  • Biology
  • Biotechnology
Ecologie microbienne, écophysiologie, microbiote, analyses statistiques, analyses multivariées

Topic description

Contexte

Dans le cadre des changements globaux, les projections climatiques prévoient une plus grande variabilité des précipitations au cours de ce siècle, avec des sécheresses extrêmes plus fréquentes. Ces phénomènes affectent la biodiversité des forêts, le fonctionnement des écosystèmes, l'écophysiologie des arbres et le microbiote associé. Ce microbiote, composé de bactéries, archées et champignons, joue un rôle majeur dans la croissance, la santé des arbres et leur tolérance au stress. La reforestation avec des arbres indigènes constitue une stratégie pour atténuer les effets du changement climatique sur l’écosystème forestier. Cependant, son succès est entravé par la mortalité élevée des semis d'arbres sur le terrain et la difficulté de restaurer le microbiote du sol indigène, ce qui est amplifié par les épisodes de sécheresse. Il est donc primordial d'améliorer les pratiques de production de semis dans les pépinières, avec l'induction de mécanismes de tolérance à la sécheresse.

 

Objectifs principaux

L'objectif principal de la thèse est d'explorer les interactions entre les plantes et le microbiote dans un écosystème forestier confronté à un stress sécheresse, permettant ainsi le développement de solutions basées sur la nature (souches bactériennes, nano- et micro-systèmes vecteurs de phytomolécules bénéfiques pour les arbres) pour améliorer les initiatives de restauration des forêts.

 

Principales activités

Les réponses physiologiques d’arbres d’une forêt méditerranéenne et le microbiote associé seront analysés en réaction au stress sécheresse, au travers de gradients thermiques et hydriques. In natura, le projet s’appuie sur l’Observatoire du Chêne blanc (O3HP), dédié à la dynamique, le fonctionnement et la biodiversité d’une forêt méditerranéenne face aux changements climatiques. Les réponses au stress seront analysées dans une zone d’exclusion de pluie versus une zone témoin, ainsi que le long d’un gradient topographique, et mises en relations avec les facteurs environnementaux pour améliorer la connaissance du fonctionnement de cet écosystème.

 

Différentes solutions naturelles innovantes pour améliorer la production de semis d'arbres et le fonctionnement/structuration du microbiome du sol seront testées. Des micro-organismes associés aux racines et rhizosphères des arbres (chêne blanc et érable de Montpellier) seront isolés et caractérisés afin de sélectionner des souches microbiennes bénéfiques, utiles comme intrants biologiques pour le traitement de semis et l’amélioration de leur tolérance au stress. Des nano et microparticules à base de matériaux composites biodégradables et biocompatibles seront utilisées comme systèmes de transport de régulateurs de croissance des plantes, de bactéries ou d’éliciteurs chimiques. L'efficacité de ces solutions naturelles pour induire la tolérance des plantules d'arbres au stress sécheresse et les effets correspondants sur la diversité et le fonctionnement du microbiote du sol seront évalués à l'aide de différentes approches, notamment la culture en phytotrons, la production de plantules en Pépinière d’Etat et les essais sur le terrain.

Au-delà de la contribution aux connaissances de base sur les mécanismes de réponse à la sécheresse des arbres et du microbiote du sol dans un gradient d’écosystèmes forestiers, les travaux entrepris dans le cadre de RESTORE chercheront à améliorer le succès des programmes de reboisement, avec des impacts environnementaux, économiques et sociaux importants.

 

Ce projet de thèse s’intègre dans le projet international RESTORE (natuRe-basEd SoluTions for imprOving Reforestation, ERA-Net cofund financé par BiodivERsa et l’ANR) en partenariat avec l’Allemagne et le Brésil (https://www.biodiversa.org/1874/download), et à l’échelle régionale avec de nombreuses parties prenantes (stakeholders) constituant un réseau scientifique accadémique et professionnel.

 

En plus de contribuer aux connaissances de base sur les mécanismes de réponse à la sécheresse des arbres et du microbiote du sol dans un gradient d’écosystèmes forestiers, les travaux entrepris dans le cadre de RESTORE chercheront à améliorer le succès des programmes de reboisement, avec des impacts environnementaux, économiques et sociaux.

 

Starting date

2021-09-01

Funding category

Other public funding

Funding further details

ANR

Presentation of host institution and host laboratory

Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille - Ecologie Microbienne de la Rhizosphère

Contexte de travail

Ce projet se déroulera à l’Institut de biosciences et biotechnologies (BIAM) dans l’équipe d’Ecologie Microbienne de la Rhizosphère (LEMIRE), et sur la plateforme O3HP. Le BIAM, situé à St Paul lez Durance près d’Aix-en-Provence, est une unité de recherche mixte CEA-CNRS-Aix-Marseille Université qui s’intéresse aux réponses du vivant aux contraintes environnementales et aux mécanismes de bioconversion de l’énergie. Au sein du BIAM, le LEMIRE est une équipe de recherche pluridisciplinaire dont les objectifs sont de comprendre le fonctionnement de la rhizosphère et le rôle du microbiote dans l’adaptation des plantes à leur environnement. Le BIAM a une collaboration privilégiée avec la Pépinière d’Etat localisée à côté du centre de recherche.

La Fédération de Recherche ECCOREV (Ecosystèmes Continentaux et Risques Environnementaux), une entité multi-organismes et multi-laboratoires, a pour ambition de mieux comprendre les interactions homme-nature à travers la notion de risques et de vulnérabilité dans l’espace méditerranéen. L’O3HP est un dispositif qui permet de simuler les changements climatiques prévus en région méditerranéenne et d'en mesurer les impacts sur l’écosystème de chênes pubescents, l’un principaux écosystèmes forestiers méditerranéens. L’O3HP est rattaché et porté par l’OSU Institut Pythéas, la fédération de recherche ECCOREV, l’UMR IMBE (Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale) et il est implanté à l’Observatoire de Haute Provence (OHP).

PhD title

Doctorat de Sciences de l'Environnement

Country where you obtained your PhD

France

Institution awarding doctoral degree

Université Aix-Marseille

Graduate school

Sciences de l'Environnement ED251

Candidate's profile

Le profil recherché est celui d’un.e diplômé.e de Master 2 en écologie, écologie microbienne, écophysiologie, microbiologie, agronomie.

Compétences en statistiques et analyses mutivariées,  connaissances en R ou équivalent. Permis B.

 

Nature des expérimentations et techniques utilisées : échantillonnages in natura, extraction ADN/ARN, PCR et RT-PCR, culture et traitement expérimental de plantes, mesures écophysiologiques, culture et isolement de microorganismes.

 

A défaut, il est envisageable que la personne recrutée soit formée pour les techniques expérimentales non maîtrisées.

2021-07-11
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