La rhizodéposition des plantes (et son incroyable potentiel)

Les plantes sont des êtres vivants qui ont évolué pendant des millions dannées à partir dune prémisse très particulière . Elles ne peuvent pas bouger ! Cependant, ils savent comment activer des ressources, telles que la rhizodéposition , pour résoudre de nombreux problèmes auxquels ils sont confrontés au quotidien.

Cet effet a lentement modifié le comportement des plantes pour quelles soient capables de se défendre contre un environnement très agressif mais avec la particularité quelles le font toujours de manière passive.

Cest-à-dire que les animaux ont l à grande différence avec les plantes en ce que devant un stimulus négatif ils ont la capacité de fuir. Sil est confronté à lattaque dun autre animal et quil peut sans doute perdre, la meilleure chose à faire est de courir et de séchapper.

Cependant, dans le monde végétal, ce nest pas le cas. Comme ils ne peuvent pas senfuir , ils doivent se battre, activer une multitude de voies métaboliques et se défendre avec des systèmes très complexes (acide jasmonique, protoxyde dazote, éthylène, etc.) pour tenter de repousser le parasite ou la maladie.

Quant au sol, cest la même chose. Si une plante se développe dans un environnement inadapté (forte teneur en sel, peu de nutriments, peu de matière organique, sols sans eau ou gorgés deau, etc.), elle doit continuellement générer des stimuli pour tenter de sadapter à lenvironnement ou de laméliorer.

Cest là quintervient le concept de rhizodéposition.

En quoi consiste la rhizodéposition des plantes ?

La rhizodéposition est le moyen le plus évident par lequel les plantes peuvent interagir avec lenvironnement qui les entoure et tenter den modifier les conditions pour le mieux.

Une grande partie de lénergie que la plante obtient (composés photoassimilés ou photosynthétats) par la photosynthèse est utilisée pour accroître le développement de ses racines.

Cest le phénomène qui consomme le plus dénergie de la photosynthèse (jusquà 60% du total) et qui a une fonction très claire : plus les racines sont nombreuses et longues, plus la capacité à capter les nutriments dans le sol est grande. 

Cependant, cette tentative de développement racinaire qui consomme plus de la moitié de lénergie totale que la plante obtient à travers lenvironnement, est une énorme dépense énergétique qui souvent nest pas compensée car les conditions du sol ne sont pas appropriées.

Si nous avons un sol pauvre, avec une salinité et une faible teneur en matière organique, la plante dépensera une grande quantité de son énergie à forcer la croissance des racines pour “explorer” de nouvelles sources dénergie.

Produisez un plus grand nombre de racines et allongez celles qui existent déjà pour essayer dabsorber le plus de nutriments possible. Toujours en partant du principe que les plantes ne mangent pas, elles ne font que boire.

Pertes énergétiques dans la rhizodéposition

Maintenant, avec la fin de la rhizodéposition il y a un facteur indirect que la plante arrive aussi à améliorer lenvironnement.

Bien que nous disions quil y avait un mouvement dénergie de la photosynthèse vers les racines pour se développer, cela ne permet pas daméliorer lenvironnement.

Peu importe le nombre de racines , tant en surface quen profondeur, si le milieu est pauvre ou salin, il ne va pas saméliorer.

La solution des plantes est dexcréter une partie de lénergie quelles ont dans les racines (déplacée des feuilles vers la surface des racines) et daméliorer lenvironnement qui entoure les racines.

Cette teneur en carbone et autres éléments modifie le comportement du sol en améliorant les conditions de vie de la plante dans un environnement adapté.

Cependant, que contiennent ces rhizodépôts que la plante rejette dans lenvironnement ?

Photo : Sánchez de P., Mondragón et Ceballos, 2005.

Le carbone comme base de la rhizodéposition

La principale molécule et axe énergétique de la plante est le carbone. Cest lélément qui est transformé à partir de la dégradation dautres éléments tels que lazote, le phosphore, le potassium, etc.

Il sagit de sucres et dautres composés nécessaires à la production dénergie et à son utilisation par la plante pour fleurir, grossir les fruits, mûrir, etc.

Avec la rhizodéposition, la plante perd cette énergie sur la base dune amélioration future de lenvironnement afin de pouvoir se débarrasser plus facilement de cette nourriture.

Cette rhizodéposition est composée déléments riches en carbone tels que des sucres, des hormones, des acides organiques, des enzymes, etc.

Voyons cela en détail.

COMPOSÉS MOLEcules Sucres Glucose, fructose, sucrose, maltose, galactose, rhamnose, ribose, xylose, arabinose, raffinose, oligosaccharides, mannose, fucose, désoxyribose. Composés aminés Asparagine, α-alanine, glutamine, acide aspartique, leucine isoleucine, sérine, acide aminobutyrique, glycine, cystine cystéine, méthionine, phénylalanine, triosine, thréonine, lysine, proline, tryptophane, β-alanine, arginine, homosérine, cystathionine. Tous les acides aminés dorigine naturelle. Organique Acides tartrique, oxalique, citrique, malique, acétique, propionique, butyrique, succinique, fumarique, glycolique, valérique, malonique, lactique, galacturonique, glucuronique. acides gras et stérols Palmitique, stéarique, oléique, linoléique, linolénique, cholestérol, campestérol, stigmaestérol, cytostérol.

Facteurs de croissance Biotine, thiamine, niacine, pantothénate, choline, inositol, pyridoxine, acide p-amino-benzoïque, acide n-méthyl-nicotinique, acide indole-acétique, acide indole-3-carboxylique. Nucléotides , flavonones Flavonone, adénine, guanine, uridine cytidine. Enzymes Phosphatase, invertase, amylase, protéase, polygalacturonase, estérases, tréhalase.

Composés divers Auxines, scopoletine, substances fluorescentes, acide cyanhydrique, glycosides, saponine, composés organiques du phosphore, facteurs de kyste et déclosion des nématodes, attractifs pour les nématodes, stimulants de croissance mycélienne fongique, inhibiteurs de croissance mycélienne, attractifs de zoospores, stimulants et inhibiteurs de germination des spores et des sclérotes, stimulants et inhibiteurs bactériens, stimulants de germination des mauvaises herbes.

Toutes ces molécules ou compositions peuvent être produites naturellement par la plante. Ils ont un grand potentiel énergétique et hormonal. Ce sont les systèmes de croissance, les systèmes de défense, les sucres, etc.

Toutes ces substances sont le sous-produit final des nutriments que nous fournissons par la fertilisation. Cependant, la plante est capable de les “perdre” et de les rendre au sol pour améliorer lenvironnement.

Quel effet cette rhizodéposition a-t-elle sur le milieu ?

Toutes ces molécules produites et excrétées dans le sol par rhizodéposition sont basées sur lamélioration du milieu, la réduction des sels, lassociation avec des micro-organismes, etc.

Voyons quel effet produit toute cette production de substances métaboliques, de manière décomposée.

Composé Caractéristiques Fonctions Exsudats radicaux Divers, propres de cellules vivantes), avec un poids moléculaire élevé et faible, mobilisation directe et indirecte des nutriments, matrice de protection et de lubrification qui facilite la colonisation des racines dans le sol. Ils modifient la structure et lactivité biologique du sol.Certains dentre eux sont à la base des phytohormones et dautres, par exemple les vitamines, les facteurs de croissance. Lysats Résultant de lautolyse et de la dégradation des cellules épidermiques et corticales sénescentes et par laction de métabolites microbiensSources de matières organiques pour les populations microbiennes. Ils font partie des exsudats radicaux. Sécrétions Composés de poids moléculaire élevé qui traversent les membranes cellulaires avec une dépense dénergie (ATP) et catalysent la dégradation des matières organiques et inorganiques naturellement présentes dans le sol rhizosphérique ou ajoutées. Ils font partie des exsudats radicaux. Mucilages Matières gélatineuses de poids moléculaire élevé, par exemple lacide polyuronique, qui protègent et lubrifient les zones de croissance des racines. Ils sont impliqués dans la disponibilité et labsorption des minéraux et dans la formation des agrégats du sol. Ils font partie des exsudats de la racine. Mucigel Comprend lagrégation de mucilages naturels et modifiés, de cellules microbiennes et de leurs produits métaboliques, de minéraux colloïdaux et de matières organiques mélangés, protégeant et lubrifiant les zones de croissance des racines. Ils influencent labsorption des ions en améliorant le contact entre les racines et le sol et lagrégation des particules du sol. Composés

Gazeux

 Composés volatils de faible poids moléculaire qui peuvent se diffuser dans le sol. Ils affectent positivement ou négativement lactivité microbienne dans la zone de la rhizosphère et au-delà. Éléments nutritifs minéraux Présents dans les matériaux rhizodéposés, par exemple le phosphore, lazote, le potassium. Ils contribuent à la nutrition minérale de la plante et sont très importants en cas de carence de ces éléments dans le sol.

Source : Sanchez de P., 2006 citant Curl et Truelove, 1986 ; Siqueira et Franco, 1988 ; Cardoso et Freitas, 1992 ; Marschner, 1995.

Cest là quintervient la grande importance davoir un sol en bon état et avec une forte teneur en matière organique. Un sol bien entretenu.

Limportance de la matière organique et de la fertilité du sol dans la rhizodéposition

Plus la qualité du milieu dans lequel les racines des plantes se développent est bonne, moins vous devrez dépenser dénergie pour essayer daméliorer les conditions du sol.

Bien quil y ait une mobilisation énergétique à la recherche de la croissance naturelle des racines , les excrétions de ces composés dans le milieu seront grandement réduites puisque la plante est dans un environnement confortable pour obtenir des nutriments.

Lun des exemples les plus clairs et les plus rapides à comprendre est celui de labsorption du fer. 

Le fer est lun des éléments qui a le plus de pertes dans le sol, surtout dans des conditions de pH élevé et de sols calcaires.

Le problème est quil est facilement associé à dautres éléments antagonistes et quil sinsolubilise rapidement . Cest-à-dire quune fois que nous lappliquons sur le sol, il cesse rapidement dêtre sous des formes que les racines des plantes peuvent absorber.

Avec ces rhizodépositions, la plante est capable dexcréter dans lenvironnement des substances qui modifient le milieu pour permettre la récupération et labsorption du fer.

Ces substances sont connues sous le nom de substances sidérophores.  Les micro-organismes du sol, aidés par les éléments riches en carbone que la plante a produits dans le sol, sont capables de transformer le fer Fe3+ (peu soluble dans un milieu basique) en Fe2+ (soluble et absorbable par les plantes).

Éléments sidérophores produits par certaines bactéries et certains champignons. 

  • Ferricrome ( Ustilago sphaerogena )
  • Erythrobactine ( Saccharopolyspora erythraea ).
  • Bacillibactine ( Bacillus subtilis )
  • Azotobactine ( Azotobacter vinelandii )
  • Pseudomonadaceae ( Pseudomona aeruginosa )
  • Vibriobactine ( Vibrio cholerae )

Egalement certains champignons qui se trouvent dans le sol (et sont stimulés par les rhizodépositions ) tels que candida, aspergillus, mucor, histoplasma, blastomyces et sporothrix, etc.

Meilleures salutations. Agromatic.