Réponses physiologiques et biochimiques au stress salin de populations de luzerne sélectionnées pour leur tolérance à la salinité et cultivées en symbiose avec des rhizobiums tolérants au sel
Citation
Bertrand, A., Gatzke, C., Bipfubusa, M., Lévesque, V., Chalifour, F.P., Claessens, A., Rocher, S., Tremblay, G.F., Beauchamp, C.J. (2020). Physiological and biochemical responses to salt stress of alfalfa populations selected for salinity tolerance and grown in symbiosis with salt-tolerant rhizobium. Agronomy, [online] 10(4), http://dx.doi.org/10.3390/agronomy10040569
Résumé en langage clair
La salinité est un stress abiotique important et une menace majeure pour la productivité des cultures dans le monde entier. Au Canada, environ 30 % (20 millions d’hectares) des terres agricoles sont exposées à la salinisation ou risquent de le devenir. De plus, les problèmes de salinisation des sols s’aggraveront probablement dans le contexte du changement climatique, en raison des augmentations prévues de la température et des changements dans les régimes de précipitations dans le monde entier et de l’utilisation croissante d’eau de mauvaise qualité pour l’irrigation à l'échelle internationale. La luzerne, la légumineuse fourragère la plus importante au Canada, est sensible au stress salin. Dans le but d’accroître la résistance de la luzerne à la salinité, nous avons procédé à la sélection de populations de luzerne résistantes au sel au Salt Lab de Swift Current (SK). Dans le cadre de la présente étude, nous avons soumis à un stress salin deux populations de luzerne obtenues après trois cycles de sélection, en association avec une souche de rhizobiums résistante au sel, afin de vérifier l’amélioration de la résistance à la salinité en réponse à la sélection. Nos résultats montrent que notre méthode de sélection est très efficace pour améliorer la tolérance au sel, car les populations de luzerne sélectionnées ont donné des rendements significativement plus élevés que les populations initiales soumises à un stress salin. En examinant les mécanismes de la résistance, nous avons constaté que l’ajustement osmotique de la plante (feuilles et racines) et des nœuds contenant du rhizobium était la clé de l’augmentation de la résistance au sel et de l’augmentation du rendement.
Résumé
© 2020 par les auteurs. La luzerne et son symbiote rhizobien sont sensibles à la salinité. Nous avons comparé les réponses physiologiques de populations de luzerne inoculées avec une souche de rhizobium tolérante au sel, exposée à cinq concentrations de NaCl (0, 20, 40, 80 ou 160 mM de NaCl). Deux cultivars initiaux, Halo (H-TS0) et Bridgeview (B-TS0), et deux populations obtenues après trois cycles de sélection récurrente visant une tolérance au sel (H-TS3 et B-TS3) ont été comparés. La biomasse, la teneur relative en eau, les glucides et les concentrations d’acides aminés dans les feuilles et les nœuds ont été mesurés. Le rendement plus élevé des populations TS3 par rapport à celui des cultivars initiaux soumis à un stress salin a montré l’efficacité de notre méthode de sélection visant à améliorer la tolérance à la salinité. La teneur relative plus élevée en eau des racines dans les populations TS3 semble indiquer que l’ajustement osmotique des racines est l’un des mécanismes de la tolérance au sel. Des concentrations plus élevées de saccharose, de pinitol et d’acides aminés dans les feuilles et les nœuds soumis à un stress salin ont contribué à l’ajustement osmotique dans la luzerne. Nous avons observé une différence entre cultivars quant à leur réponse à la sélection récurrente : sous stress salin à 160 mM de NaCl, les acides aminés aromatiques et les acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) ont augmenté dans les nœuds de la population B-ST3 par rapport à ceux du cultivar B-TS0, alors que ces accumulations n’ont pas été observées dans la population H-TS3. On sait que les BCAA contrôlent le développement des bactéroïdes, et leur accumulation dans des conditions de stress intense pourrait avoir contribué à la forte nodulation de la population B-TS3.