Étude de l’absorption et de l’assimilation de l’azote organique par Cucumis sativus au moyen d’un marquage de la position et analyse du composé à l’aide d’isotopes

© Dion, Jämtgård, Bertrand, Pepin et Dorais, 2018. L’azote organique est maintenant considéré comme une source importante de N pour les plantes. Les pratiques de production biologique augmentent la teneur en C et en N organique du sol, mais on connaît toujours mal l’importance du N organique comme source de N pour les cultures biologiques. Des méthodes faisant appel à deux molécules marquées (13C et 15N) ont été mises au point pour étudier l’absorption des acides aminés par les plantes, mais plusieurs biais peuvent apparaître et être occasionnés par la minéralisation précédant l’absorption par les microorganismes ou la métabolisation post-absorption de la plante. Nous proposons une nouvelle approche, soit la combinaison de différentes méthodes d’analyse à l’aide d’isotopes insérés dans des isotopologues pour améliorer la précision de la mesure des taux d’absorption d’acides aminés absorbés dans le bilan de N total des plantules de concombre et pour mieux caractériser la métabolisation post-absorption. Les plantules de concombre ont été exposés à des solutions contenant L-Ala-1-13C,15N ou U-L-Ala-13C3,15N, en association avec du nitrate d’ammonium, pour donner des concentrations totales de N variant entre 0 et 15 mM N et des proportions de N inorganique/N organique entre 10:1 et 500:1. Les racines et les pousses ont alors subi une analyse générale des isotopes stables par spectrométrie de masse à rapport isotopique (IRMS) et une analyse par composé des isotopes stables (CSIA) des acides aminés libres par chromatographie en phase gazeuse – combustion – spectrométrie de masse à rapport isotopique (GC-C-IRMS). Les plantes exposées à un rapport N inorganique:N organique plus faible ont obtenu jusqu’à 6,84 % de leur N de l’alanine, comparativement à 0,94 % pour un rapport plus élevé. Aucun 13C provenant de L-Ala-1-13C,15N n’a été décelé dans les tissus des pousses, ce qui laisse croire que la métabolisation post-absoprtion de l’Ala conduit à une perte du carboxyl-C sous forme de CO2. L’analyse par composé des isotopes stables des acides aminés libres présents dans les racines a confirmé que l’Ala intacte est, de fait, absorbée par les racines, mais elle est rapidement métabolisée. Les atomes de C autres que ceux du groupe carboxyle et de la N-amine de l’Ala sont intégrés dans d’autres acides aminés, surtout Glu, Gln, Asp et Asn. Les taux d’absorption obtenus par l’analyse par composé des isotopes stables des acides aminés libres sont néanmoins beaucoup plus faibles (16 à 64 fois) que ceux obtenus par analyse générale des isotopes stables. Le fait de combiner le recours aux isotopologues d’acides aminés avec une analyse des isotopes par composé permet de réduire le biais au cours de l’évaluation de l’absorption du N organique et améliore nos connaissances sur son assimilation, en particulier dans le contexte de l’horticulture biologique.