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Certains “mineurs” bactériens qui traitent les nutriments du sol sont plus efficaces que d’autres. Ici, Bradyrhizobium, l’un des meilleurs processeurs, consolide son contrôle du carbone provenant d’un ajout de glucose, traitant les nutriments avec l’efficacité d’une excavatrice industrielle. Crédit : Image reproduite avec l’aimable autorisation de Victor O. Leshyk, Center for Ecosystem Science and Society, Northern Arizona University.
Le cycle bactérien du carbone dans le sol n’est pas un effort partagé
Les scientifiques peuvent obtenir de précieuses données démographiques sur les microbes du sol grâce à un outil appelé “quantitative stable isotope probing” (qSIP). Cet outil révèle l’identité des bactéries d’une communauté et indique si elles utilisent des nutriments ou si elles se développent. Dans une nouvelle étude qSIP, les scientifiques ont découvert que dans de nombreux environnements de sol, quelques types de bactéries seulement utilisent plus de la moitié du carbone disponible. Bien qu’ils abritent des milliers d’espèces, seuls trois à six groupes de bactéries étaient responsables de la majeure partie de l’utilisation du carbone dans plusieurs sols testés.
Le sol contient deux fois plus de carbone que toute la végétation de la planète. Pour comprendre la dynamique du climat futur, les scientifiques doivent prévoir comment l’activité microbienne stocke le carbone dans le sol ou le libère sous forme de dioxyde de carbone. En apprenant quelles bactéries d’une communauté sont responsables d’importantes fonctions de l’écosystème, comme le cycle du carbone, les scientifiques peuvent concentrer les recherches futures sur ces groupes bactériens clés. Cette recherche permet également d’élargir le champ plus large de la recherche sur le carbone. microbiologie.
Des chercheurs de l’Université Northern Arizona et du Pacific Northwest National Laboratory ont analysé des échantillons de sol pour suivre l’oxygène dans l’eau marquée au 18O afin de voir quelles espèces l’incorporaient dans leur… ADN. Cette absorption est un indicateur de la croissance et peut être utilisée pour modéliser l’efficacité avec laquelle les bactéries consomment le carbone du sol.
Lorsque le modèle inclut des détails sur les bactéries (en particulier, la spécificité taxonomique, la taille du génome et la croissance), il prédit avec plus de précision le dioxyde de carbone mesuré que les modèles qui ne tiennent compte que de l’abondance de chaque groupe bactérien.
Les chercheurs ont observé que quelques genres seulement produisaient la majeure partie du dioxyde de carbone libéré par les sols. Ces bactéries sont les suivantes BradyrhizobiumAcidobacteria RB41et Streptomyces. Ces bactéries étaient plus efficaces que les espèces moins abondantes pour utiliser le carbone existant dans le sol ainsi que les nutriments ajoutés au sol. Lorsque du carbone et de l’azote ont été ajoutés au sol, les espèces bactériennes dominantes ont consolidé leur contrôle des nutriments, en absorbant davantage de nutriments et en se développant plus rapidement par rapport aux autres taxons du sol.
Les recherches ont permis d’identifier des milliers d’organismes uniques et des centaines de genres distincts, mais six groupes de bactéries seulement étaient responsables de plus de 50 % de l’utilisation du carbone. La concentration de l’activité était encore plus prononcée dans le sol enrichi en nutriments, où trois groupes seulement étaient responsables de plus de la moitié de l’utilisation du carbone.
Cette recherche fournit des indications pour la gestion de la fertilité du sol et pour mieux représenter les processus bactériens clés dans les sols. le système terrestre et les modèles climatiques.
Référence : “Nutrients cause consolidation of soil carbon flux to small proportion of bacterial community” par Bram W. Stone, Junhui Li, Benjamin J. Koch, Steven J. Blazewicz, Paul Dijkstra, Michaela Hayer, Kirsten S. Hofmockel, Xiao-Jun Allen Liu, Rebecca L. Mau, Ember M. Morrissey, Jennifer Pett-Ridge, Egbert Schwartz et Bruce A. Hungate, 7 juin 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-23676-x
Ce travail a été soutenu par le bureau des sciences du département de l’énergie, bureau de la recherche biologique et environnementale.
