Mapping and determinism of soil microbial community distribution across an agricultural landscape.

Article en open access; International audience; Despite the relevance of landscape, regarding the spatial patterning of microbial communities and the relative influence of environmental parameters versus human activities, few investigations have been conducted at this scale. Here, we used a systematic grid to characterize the distribution of soil microbial communities at 278 sites across a monitored agricultural landscape of 13km(2). Molecular microbial biomass was estimated by soil DNA recovery and bacterial diversity by 16S rRNA gene pyrosequencing. Geostatistics provided the first maps of microbial community at this scale and revealed a heterogeneous but spatially structured distribution…

La sensibilité des communautés microbiennes à une augmentation de la température augmente quand la biodégradabilité de la ressource organique baisse

La sensibilité des communautés microbiennes à une augmentation de la température augmente quand la biodégradabilité de la ressource organique baisse. 12. Journées d'Etude des Sols

Biogeographical patterns of soil molecular microbial biomass as influenced by soil characteristics and management

Aim The spatial organization of soil microbial communities on large scales and the identification of environmental factors structuring their distribution have been little investigated. The overall objective of this study was to determine the spatial patterning of microbial biomass in soils over a wide extent and to rank the environmental filters most influencing this distribution.

Plateforme GenoSol : une structure logistique d'appui à la recherche sur la microbiologie des sols et de l'environnement

EA SPE GenoSol EcolDur CT3; Les communautés microbiennes du sol sont difficiles à caractériser. Ceci s’explique par une accessibilité plus ou moins importante des populations au sein d’une matrice hétérogène et structurée mais aussi par leur densité et diversité très importante qui rend difficile à résoudre l’information obtenue. Toutefois, grâce aux avancées méthodologiques qui ont eu lieu depuis une quinzaine d’années, les études d’écologie microbienne bénéficient maintenant d’une automatisation des outils moléculaires (extraction d’ADN, caractérisation du polymorphisme de l’ADN, séquençage haut débit, métagénomique, métaprotéomique…) permettant la caractérisation des ressources génétique…

Global Soil Biodiversity Atlas

SPE EA Pôle BIOME The Atlas is divided in 8 chapters covering all the aspects of soil biodiversity: - Chapter I: The soil habitat - Chapter II: Diversity of soil organisms - Chapter III: Geographical and temporal distribution - Chapter IV: Ecosystem functions and services - Chapter V: Threats - Chapter VI: Interventions - Chapter VII: Policy, education and outreach - Chapter VIII: Conclusions Soil biodiversity experts from all over the world are involved in the project aiming at the creation of a reference publication not only for soil biodiversity researchers but also policy makers and general public.; International audience; The Global Soil Biodiversity Initiative (GSBI) and the Joint Res…

Biogeographical patterns of soil molecular microbial biomass

Affiche - résumé. Session GC: Microbes in the Changing Environmenl: Global Climate Change and Soif under Human Impact; International audience; The spatial organization of soil microbial communities over large areas and the identification of environmental factors structuring their distribution have been liUle investigated. The overall objective of this study was to determine the spatial paUerning of microbial biomass in soils on wide extent and to rank the environmental fiUers most influencing this distribution, by using the French Soil Quality Monitoring Network. This network covers ail the French terrilory and soils were sampled at2,150 sites along a systematic grid sampling. The soil DNA …

Spatial processes driving soil microbial community assembly on a wide scale

International audience; Soil houses a huge biodiversity involved in ecological services through microbial community assembly. However, processes driving soil microbial community assembly are still scarcely understood, particularly the relative importance of environmental heterogeneity regarding to dispersal limitations. This can be achieved through studying the determinism of taxa-area relationship (TAR, how community composition change with geographic distance), a fundamental relationship in ecology. Here, a biogeographical approach was applied on a wide scale to evaluate TAR for soil bacterial and fungal communities and to partition their spatial variations into environmental heterogeneit…

Détection de sources animales et environnementales de souches d’E. coli productrices de betalactamases à spectre élargi (BLSE) à l’échelle d’une région française (Bourgogne)

National audience

Molecular biomass and MetaTaxogenomic assessment of soil microbial communities as influenced by soil DNA extraction procedure

Three soil DNA extraction procedures (homemade protocols and commercial kit) varying in their practicability were applied to contrasting soils to evaluate their efficiency in recovering: (i) soil DNA and (ii) bacterial diversity estimated by 16S rDNA pyrosequencing. Significant differences in DNA yield were systematically observed between tested procedures. For certain soils, 10 times more DNA was recovered with one protocol than with the others. About 15,000 sequences of 16S rDNA were obtained for each sample which were clustered to draw rarefaction curves. These curves, as well as the PCA ordination of community composition based on OTU clustering, did not reveal any significant differenc…

Volatile Organic Compounds (VOCs) emitted from soils amended with organic wastes

Les indicateurs de l'état biologique des sols : Guide de sélection selon le type d’application et/ou la problématique

National audience

Is there a microbial sub alpha-diversity at soil microscale ?

The distribution of the soil microbial diversity depends on a broad range of environmental filters nested in spatial scales from continent to millimeter. Although microbial biogeography studies have recently shown the influence of environmental factors (texture/pH/plant cover and land-use) on soil microbial abundance and diversity, little is still known about spatial heterogeneity at a micro-scale within soil. Our study aims at describing and understanding the distribution of abundance and diversity of soil microbial communities between different soil microenvironments. Four soils were selected on the basis of differences in physico-chemical properties and historical land-management practic…

Short-term impact of biogas digestates on soils microbial communities

International audience; Anaerobic digestion of organic waste is considered a key process to produce renewable energy to meet the growing sustainable energy demand. Digestates can be used in agriculture as soil amendments and improve crop yields. However, their use at large scale in agricultural fields still requires to prove their innocuity on soil biota, especially on microorganisms that play important roles in soil ecosystem. Here, we designed a microcosm experiment to compare the short-term (42-days) effects of four different digestates (derived from cattle manure, energy crop, food residues or slurry with bio-waste) on the soil microbial communities. Each digestate was applied on three …

Validation and application of a PCR primer set to quantify fungal communities in the soil environment by real-time quantitative PCR

Fungi constitute an important group in soil biological diversity and functioning. However, characterization and knowledge of fungal communities is hampered because few primer sets are available to quantify fungal abundance by real-time quantitative PCR (real-time Q-PCR). The aim in this study was to quantify fungal abundance in soils by incorporating, into a real-time Q-PCR using the SYBRGreen (R) method, a primer set already used to study the genetic structure of soil fungal communities. To satisfy the real-time Q-PCR requirements to enhance the accuracy and reproducibility of the detection technique, this study focused on the 18S rRNA gene conserved regions. These regions are little affec…

Biogeographical design of soil microbial habitats

International audience; Since the beginning of 21th century, soil microbial diversity is intensively studied gathering ahuge knowledge at local and global scales. Nevertheless, the microbial habitats have beenpoorly investigated, limiting our ability to link biodiversity description and regulation. In our study,we used a pyrosequencing approach targeting 16S rRNA genes directly amplified from soil DNAto have a comprehensive view of soil bacterial and archaeal community composition across thelargest spatially explicit soil sampling available in France (2173 soils, area covered = 5.5x105km2). Based on the multivariate regression tree (MRT) method, we designed 16 distinctterrestrial microbial …

Optimisation de la procédure d'extraction d'ADN des sols pour caractériser la diversité microbienne tellurique par le pyroséquençage des gènes ribosomiques

Depuis plusieurs années, les communautés microbiennes du sol (bactériennes et fongiques) sont étudiées au travers de leur ADN. Le mode d’extraction de l’ADN du sol revêt donc une importance capitale pour décrire la biodiversité microbienne. A ce jour, de nombreuses procédures d’extraction d’ADN (commerciales ou non) des sols sont disponibles et utilisées. Il est cependant difficile de comparer les résultats d’études ayant utilisés différents protocoles d’extraction. L’emploi d’une méthode d’extraction standardisée est donc devenu indispensable pour comparer les résultats de différents laboratoires, comme la norme “ISO-11063: Soil quality – Method to directly extract DNA from soil” développé…

Agro-Eco Sol, un outil de diagnostic des fonctions du sol basé sur des bioindicateurs bioindicateurs - Structure et règles générales d’interprétation

Démarche statistique pour la sélection des indicateurs par Random Forests pour la surveillance de la qualité des sols

The volume of data, and the large number of biological variables to be tested (one hundred), require analytical techniques, such asRandom Forests, which can overcome the problem of multi-colinearity for the selection of indicators, sensitive to various factors.Random Forests methodology is appropriate for the selection of the most discriminant variables. So, we searched for the best wayto select them, by bringing together all biological variables, representing the Microflora and Fauna. This approach focuses on impactindicators from the Bio2 program, indicators of flora and indicators of accumulation (snails) were not included.This work has been implemented on the three factors of discrimina…

Explorer les fonctions microbiennes à partir d'informations taxonomiques : un état de l'art des outils et des méthodes

National audience; À l'ère des Big Data, d’énormes quantités de données sont disponibles et constituent uneoccasion unique de développer des algorithmes de prédiction performants. En écologiemicrobienne, ce phénomène a joué un rôle majeur dans la façon dont nous abordons labiodiversité depuis l’apparition des NGS. L’étude des microbiomes environnementaux par lesoutils les méta-omiques a conduit à la découverte de nouveaux organismes, fournissant ainsiune source importante d’informations taxonomiques et fonctionnelles. L’un des futurs défis, estde réussir à associer une fonction à une diversité microbienne pour améliorer notrecompréhension des fonctions du microbiome (British Ecological Soci…

Optimisation du pyroséquençage haut-débit pour caractériser la diversité taxonomique des communautés bactériennes des sols

Affiche, résumé; International audience; La diversité microbienne d’un sol (que l’on estime entre 100 000 et 1 000 000 d’espèces différentes par gramme de sol) est difficile à caractériser. Toutefois, d’importantes avancées en biologie moléculaire, comme le développement du pyroséquençage, ont permis d'obtenir plusieurs centaines de milliers de séquences à partir d’un ADN méta-génomique. Ces nouveaux développements permettent maintenant de caractériser la diversité des communautés microbiennes du sol en se basant sur un marqueur phylogénétique comme l'ADNr 16S, aussi appelée MetaTaxogénomique (Maron et coll., 2011). Toutefois, dans un contexte ou l’écologie microbienne du sol commence à s’a…

Innovative tools to diagnose the impact of land use practices on soil microbial communities

International audience; Preservation and sustainable use of soil biological communities represent major challenges in the current agroecological context. Indeed, most of soil ecosystem services results from biological functions particularly driven by taxonomic and functional assemblages of microbiological communities (i.e. nutrient cycling, soil aggregation, depollution, etc.). Consequently, soil microbial communities are logical candidates as effective indicators of soil quality and sustainability. But, good biological indicators must be associated with references that encompass an operating range of measured values that allow performing the desired diagnosis. Even if numerous studies have…

Tillage intensity and pasture in rotation effectively shape soil microbial communities at a landscape scale

International audience; Soil microorganisms are essential to agroecosystem functioning and services. Yet, we still lack information on which farming practices can effectively shape the soil microbial communities. The aim of this study was to identify the farming practices, which are most effective at positively or negatively modifying bacterial and fungal diversity while considering the soil environmental variation at a landscape scale. A long-term research study catchment (12 km2 ) representative of intensive mixed farming (livestock and crop) in Western Europe was investigated using a regular grid for soil sampling (n = 186). Farming systems on this landscape scale were described in terms…

Soil bioindicators: how to select them in function of the site issues?

Soil bioindicators: how to select them in function of the site issues?. 13th International AquaConSoil Conference

Apport des nouvelles générations de séquençage pour accéder à la diversité des communautés microbiennes du sol : nécessité d’un ‘pipeline’ bio-informatique pour les biologistes

Communication orale, résuméCommunication orale, résumé; La diversité microbienne d’un sol est difficile à caractériser. Ceci s’explique par une accessibilité plus ou moins importante des populations au sein d’une matrice hétérogène et structurée, mais aussi par l’incapacité à résoudre une information constituée de 100 000 à 1 000 000 d’espèces différentes par gramme de sol. Toutefois, récemment, d’importantes avancées en biologie moléculaire ont permis de mieux caractériser la diversité des communautés microbiennes du sol in situ et ce sans a priori. Ainsi, la puissance des nouvelles générations de séquençage comme le pyroséquençage permettent de travailler en haut-débit afin d’obtenir plus…

Biogeography of soil microbial communities: a review and a description of the ongoing french national initiative

International audience; Microbial biogeography is the study of the distribution of microbial diversity on large scales of space and time. This science aims at understanding biodiversity regulation and its link with ecosystem biological functioning, goods and services such as maintenance of productivity, of soil and atmospheric quality, and of soil health. Although the initial concept dates from the early 20th century (Beijerinck (1913) De infusies en de ontdekking der backterien, in: Jaarboek van de Knoniklijke Akademie van Wetenschappen, Muller, Amsterdam), only recently have an increasing number of studies have investigated the biogeographical patterns of soil microbial diversity. A such …

Journées Nationales de l'Innovation Agricole (JIAG 2015) 1ère édition colloque OFSV, Angers, France, 2-3 novembre 2015

Biodiversité des sols viticoles: un héritage des modes d'occupation et des pratiques culturales anciennes?

3 pages; National audience

Application of soil bioindicators for risk assessment, monitoring and soil characterization in contaminated soils. Results from the French national “Bioindicators Programme”

International audience; absent

Is soil an island for bacteria ? Contribution of the soil bacterial taxa area relationship unsing new generation sequencing

EA SPE BIOME GENOSOL; International audience

L’usage des terres et les pratiques agricoles contrôlent la minéralisation du C par l’intermédiaire de la biomasse bactérienne et de quelques familles fongiques clés.

Apport des nouvelles générations de séquençage pour accéder à la diversité des communautés microbiennes du sol : nécessité d’un ‘pipeline’ bio-informatique pour les biologistes

National audience

Response of soil bacterial community structure to successive perturbations of different types and intensities

SummaryIn soil, genetic structure modifications of indigenousbacterial community consecutively to a severe stress(mercury contamination) were delayed when thecommunity was pre-exposed to various minor per-turbations (heat, copper and atrazine). Such minorperturbations induced transitory community struc-ture modifications leading to an increase of commu-nity stability towards a severe mercury stress. Theseresults illustrated well the short-term pre-adaptationprocess for bacterial community hypothesizing thatcommunity submitted to perturbations become moreresistant to withstand another stress. Compared with other environmental matrices of the bio-sphere, soils are considered as the main reservo…

Ecomic RMQS : Interface de consultation des données du projet ANR ECOMIC-RMQS

Studying and modelling soil microbial communities dynamics at a landscape scale in response to agricultural practices

Soil microbial communities play a major role in soil fertility and are important as bioindicators to evaluate the impacts of agricultural practices on soils. The challenge is to promote their use in order to support / accelerate innovation by proposing to farmers the tools necessary to assess the impacts of practice modifications on the soil microbial composition before implementing and validating them. The goal of this thesis is to characterize spatial and temporal dynamics of soil microbial communities at the scale of an agricultural landscape in order to create models and propose a Decision Support Instrument (DSI) for stakeholders in the agricultural communities. This will use a multi-d…

High microbial diversity promotes soil ecosystem functioning

ABSTRACT In soil, the link between microbial diversity and carbon transformations is challenged by the concept of functional redundancy. Here, we hypothesized that functional redundancy may decrease with increasing carbon source recalcitrance and that coupling of diversity with C cycling may change accordingly. We manipulated microbial diversity to examine how diversity decrease affects the decomposition of easily degradable (i.e., allochthonous plant residues) versus recalcitrant (i.e., autochthonous organic matter) C sources. We found that a decrease in microbial diversity (i) affected the decomposition of both autochthonous and allochthonous carbon sources, thereby reducing global CO 2 e…

Caractérisation de la distribution spatiale des communautés microbiennes du sol et de ses déterminants à l’échelle du paysage

International audience; Depuis plusieurs années, des approches biogéographiques ont été développées pour mieux caractériser la distribution spatiale des communautés microbiennes du sol, comprendre les processus écologiques mis en œuvre et identifier les filtres environnementaux déterminant leur diversité et leur structure. Ces approches ont été mises en œuvre à différentes échelles spatiales allant de celle de la parcelle agricole à celle d’un territoire et d’un continent. Elles ont permis de mettre en évidence que les communautés microbiennes du sol sont distribuées suivant des patterns biogéographiques non aléatoire et que ces dernières sont soumises à des processus déterministes (sélecti…

Re-Clustering tool using an Open-Reference method that improves OTU definition

International audience; 1.Environmental microbial communities are now widely studied using metabarcoding approaches, thanks to the democratization of high‐throughput DNA sequencing technologies. The massive number of reads produced with these technologies requires bioinformatic solutions to be treated. A key step in the analysis is to cluster reads into Operational Taxonomic Units (or OTUs) and thus reduce the amount of data for downstream analyses. Due to the important impact of the clustering method on the quantity and quality of OTUs, finding an equilibrium between the reliability and time‐consuming nature of the chosen strategy is a real challenge. The present article proposes a new pos…

Water-extractable organic matter linked to soil physico-chemistry and microbiology at the regional scale

10 pages; International audience; A better understanding of the links between dissolved organic matter and biogeochemical processes in soil could help in evaluating global soil dynamics. To assess the effects of land cover and parental material on soil biogeochemistry, we studied 120 soil samples collected from various ecosystems in Burgundy, France. The potential solubility and aromaticity of dissolved organic matter was characterised by pressurised hot-water extraction of organic carbon (PH-WEOC). Soil physico-chemical characteristics (pH, texture, soil carbon and nitrogen) were measured, as was the δ13C signature both in soils and in PH-WEOC. We also determined bacterial and fungal abund…

Quel tableau de bord analytique pour quelle question et quelle matrice environnementale ?

Valorisation des effluents dans les élevages mixtes bovins-porcins du Massif Central

National audience

Platform GenoSol: a new tool for conserving and exploring soil microbial diversity

International audience; Soils are the principal reservoirs of microbial diversity and represent a core component of terrestrial ecosystems. There is an increasing demand for assessing the impact of agricultural and industrial practices on the environment at large scales in a context of global change. To address this demand, taxonomic and functional diversity of soil microbial communities, and their stability over time need to be characterized for predicting soil quality upon human activities, the evolution of this quality being expected to affect environment quality and public health. Recent methodological progresses have led to the development and automation of molecular biological tools (…

Les communautés microbiennes présentes dans différents types de sols ont une réponse variable à l’apport de produits résiduaires organiques

National audience

Améliorer la valorisation des effluents d’élevage porcin dans un environnement herbager à forte biodiversité

Impact des pratiques de gestion des effluents d’élevage sur la qualité microbiologique des sols (Sophie Bourgeteau)Gestion des effluents dans les exploitations mixtes « Porcin – Bovin » (Sylvie Mugnier)

Atlas Français des bactéries du sol

Battle Karimi est post-doctorante dans l’UMR Agroécologie à l’INRA de Dijon et s’intéresse à l’écologie des communautés microbiennes. Elle a intégré l’équipe de recherche Biocom en 2016 afin d’analyser l’ensemble des données environnementales et microbiologiques issues du RMQS (Réseau de Mesures de la Qualité des Sols) et de les valoriser sous la forme du présent ouvrage. Elle a participé à la rédaction et à la mise en forme de la majeure partie de l’atlas, et a coordonné son avancement au sein de l’équipe d’auteurs.Nicolas Chemidlin-Prévost Bouré est maître de conférences en biologie des sols à AgroSup Dijon et membre de l’UMR Agroécologie. Spécialisé en écologie des communautés microbienn…

Impact des modes de production économes en pesticides de synthèse sur la qualité microbiologique des sols viticoles

La viticulture est un secteur d‘activité agricole stratégique pour la France carelle représente le 1er poste exportateur du secteur agroalimentaire pourseulement 3% de la SAU Française. Toutefois, elle est aussi une forteconsommatrice de produits phytosanitaires avec 20% des pesticides utilisés enFrance à elle seule, couplé aussi a une forte mécanisation. Tout ceci entraîne unedégradation de la qualité des sols, qu’elle soit physique (Quiquerez et al., 2008),ou biologique (Dequiedt et al., 2011). Une baisse importante de la biodiversitédu sol altère ses grandes fonctions d’intérêts telles que la décomposition de lamatière organique et la fourniture d’éléments minéraux, l’effet barrière auxp…

Evaluation de la qualité des sols sur le secteur de référence de l'observatoire pérenne de l'environnement

National audience; L’Observatoire pérenne de l’environnement (OPE) de l’Andra a mis en œuvre depuis 2007 un réseau d’inventaires et d’observations à long terme des différents milieux de l’environnement sur un territoire de 240 km2 dans les départements de Meuse et de Haute-Marne. Un réseau de suivi de la qualité des sols a ainsi été mis en place selon un maillage systématique, conduit à l’échelle du paysage sur une grille de 1,5 km x 1,5 km, en suivant le protocole national d’échantillonnage et d’analyse du Réseau de Mesures de la Qualité des Sols (RMQS). L’objectif du réseau de suivi de la qualité des sols de l’OPE est d’établir un état de référence consistant à caractériser les sols en te…

Mapping, understanding and predicting soil microbial diversity across France

International audience; Microorganisms are extremely abundant and diverse in soils. Their huge diversity is central in soil functioning regarding the diversity of functions it supports (mineralization, detoxification, stability of soil…) and is more and more studied, especially in a context of increasing pressure on soil resources. Conversely to macroorganisms whose distribution on a wide scale has been studied for over a century, spatial scaling and determinism distribution of soil microorganisms on nationwide scale still needs to be documented, notably to decipher the environmental filters shaping these communities. communities were investigated at the scale of France to characterize thei…

AGRO-ECO SOL, un outil de diagnostic des fonctions du sol et de conseil basé sur des bioindicateurs - schéma général d’interprétation

La Biologie des Sols : outils de mesure et intérêt pour les productions agricoles

ECOMIC-RMQS : Microbio-géographie à l'échelle de la France par application d'outils moléculaires au Réseau de Mesure de la Qualité des sols

Predictive models of abundance and diversity of soil microbial communities

International audience

Soil bacterial interaction networks on a wide scale

EA BIOME INRA AGROSUP UB; International audience

Atlas français des champignons du sol

Un seul gramme de sol peut contenir plusieurs millions de champignons microscopiques !Depuis un milliard d’années d’évolution et d’adaptations, le règne des champignons est un acteur incontournable de la biodiversité de notre planète. Les champignons sont souvent observés grâce à leurs sporophores qui se développent au-dessus du sol. Ces derniers représentent pourtant seulement la pointe de l’iceberg de leur diversité car les champignons sont en réalité majoritairement présents sous forme microscopique dans nos sols. Dans cet atlas, les auteurs, qui sont des chercheurs INRAE spécialistes en écologie microbienne et en sciences du sol, dévoilent une nouvelle vision des champignons. Ils ont ré…

Soil Bacterial and Fungal Communities of Urban Areas in France

International audience

Nation-wide study of the occurrence of Listeria monocytogenes in French soils using culture-based and molecular detection methods

Identifiant HAL : hal-01120618; International audience; Soil is a potential reservoir of human pathogens and a possible source of contamination of animals, crops and water. In order to study the distribution of Listeria monocytogenes in French soils, a real-time PCR TaqMan assay targeting the phosphoribosylpyrophosphate synthetase (prs) gene of L. monocytogenes was developed for the specific detection and quantification of this bacterium within a collection of 1315 soil DNAs originated from the French Soil Quality Monitoring Network. The prs real-time PCR TaqMan assay was specific for L. monocytogenes and could quantify accurately down to 104L. monocytogenes per gram of dry soil. Among the …

Distribution spatiale et traduction fonctionnelle de la diversité microbienne des sols

Le sol, après avoir longtemps été considéré comme un support de construction et de production, est maintenant légitimé comme un des derniers remparts pour la biodiversité terrestre. Parmi les organismes indigènes du sol, les microorganismes et notamment les bactéries sont les plus abondants et diversifiés avec plusieurs milliards d’individus représentant plusieurs millions d’espèces différentes par gramme de sol. De plus, ces microorganismes ont un rôle dans les cycles biogéochimiques des éléments majeurs (C, N, P…) et donc dans les services écosystèmiques que peut rendre le sol (recyclage éléments minéraux, qualité de l’atmosphère et de l’eau, production primaire…). Par conséquent, afin d’…

Studying and modelling the dynamics of soil microbial communities at a landscape scale in response to agricultural practices

National audience; Soil Microbial communities play a major role in soil fertility and are important as bioindicators to evaluate the impacts of agricultural practices on soils. The challenge is to promote their use in order to support / accelerate innovation by proposing to farmers the tools necessary to assess the impacts of practice modifications on the soil microbial composition before implementing and validating them. The goal of this thesis is to characterize spatial and temporal dynamics of soil microbial communities at the scale of an agricultural landscape in order to create models and propose a Decision Support Instrument (DSI) for stakeholders in the agricultural communities. This…

GenoSol : La mémoire des sols

Article sur GenoSol, interview de S. Dequiedt EA GenoSol

Microbial-biogeography at the scale of France by the use of molecular tools applied to the French soil quality monitoring network (RMQS)

International audience

Comparaison de l'arisa et du séquençage haut débit pour l'étude des processus de diversification des communautés microbiennes du sol

EA SPE EcolDur GenoSol; National audience

Le séquençage massif pour caractériser la diversité microbienne des sols, standardisation et applications au sein de la plateforme GenoSol

EA SPE GenoSol EcolDur; National audience; Les microorganismes (bactéries, archées et champignons) sont les organismes les plus abondants et les plus diversifiés de la matrice sol. Ils représentent un réservoir encore largement méconnu et presque infini de ressources génétiques, fortement impliqué dans le fonctionnement biologique du sol et plus largement dans la plupart des services écosystémiques fournis par ce sol. Malgré ce rôle central dans le fonctionnement des écosystèmes, nos connaissances sur la diversité génétique, taxonomique et fonctionnelle de ces microorganismes restent limitées à ce jour. Ceci s’explique essentiellement par des difficultés techniques pour accéder à ces organi…

SOIL MICROBIOLOGICAL QUALITY: STATE OF THE ART AND IMPORTANCE OF MICROBIAL COMMUNITIES FOR FRENCH AGRICULTURAL SOILS

Soils are one of the major reservoirs of biological diversity on our planet, hosting a huge diversity of microorganisms. Numerous studies have demonstrated the role of microbial diversity in soil functions, such as nutrient cycling or pathogen management. Given the key role of soil microorganisms in the regulation of soil ecosystem functions, the environmental factors driving soil microbial diversity need to be understood. In France, we have the opportunity to benefit from a national soil survey (called the French Soil Quality Monitoring Network), which represents one of the most extensive and without a priori soil sampling survey available to date. Through several funded projects, we were …

Biogéographie Microbienne: mythe ou réalité ?

National audience; Bien que les microorganismes soient les organismes les plus diversifiés et les plus abondants de notre planète, le déterminisme de leur diversification et de leur distribution spatiale à petite, comme à grande échelle, est très peu documenté. Ce manque d’intégration de l’échelle spatiale en écologie microbienne limite l’application des concepts développés en biogéographie pour les macro-organismes tels que la bêta-diversité (comment la composition des communautés change à l’échelle du paysage), qui est centrale pour la compréhension de la régulation et de l’évolution de la biodiversité en fonction des paramètres du milieu. Par conséquent, il est impossible à ce jour de dé…

Biogeographical patterns of soil bacterial communities.

International audience; This study provides the first maps of variations in bacterial community structure on a broad scale based on genotyping of DNA extracts from 593 soils from four different regions of France (North, Brittany, South-East and Landes). Soils were obtained from the soil library of RMQS (Réseau de Mesures de la Qualité des Sols = French soil quality monitoring network). The relevance of a biogeographic approach for studying bacterial communities was demonstrated by the great variability in community structure and specific geographical patterns within and between the four regions. The data indicated that the distribution of bacterial community composition might be more relate…

Spatial patterns of microbial communities at a soil micro-scale

International audience

Optimisation du pyroséquençage haut-débit pour caractériser la diversité taxonomique des communautés bactériennes des sols

La diversité microbienne d’un sol (que l’on estime à 100000 à 1000000 d’espè ces différentes par gramme de sol) est difficile à caractériser. Toutefois, d’importantes avancé es en biologie moléculaire (comme le développement du pyrosé quençage), ont permis d'obtenir plusieurs centaines de milliers de sé quences à partir d’un ADN métagénomique, permettant une meilleure caracté risation de la diversité des communautés microbiennes du sol. Toutefois, dans un contexte ou l’écologie microbienne du sol commence à s’accaparer les é chantillonnages de grande envergure (spatial et temporelle) afin de mieux hié rarchiser les processus et paramètres impliqués dans la diversification de ces communauté …

Exploring the links between Vis NIR spectra and bacterial communities structure of soils by PLS2 regression models

International audience

Influence du type de sol et du mode d’occupation des sols sur la quantité d’ADN extraite et la densité des communautés bactériennes indigènes

National audience

Determinants of the distribution of nitrogen-cycling microbial communities at the landscape-scale

Little information is available regarding the landscape-scale distribution of microbial communities and its environmental determinants. However, a landscape perspective is needed to understand the relative importance of local and regional factors and land management for the microbial communities. In this manuscript, we investigated the distribution of functional microbial communities involved in N-cycling and of the total bacterial and crenarchaeal communities over 107 sites using a grid with a 16 km lag distance within Burgundy, a 31 500 km2 region in France. After quantifying the abundances of the total bacterial, crenarchaeal, nitrate-reducing, denitrifying and ammonia-oxidizing communit…

Quel est l’impact des pratiques d’épandage des effluents d’élevages mixtes « Porcin-Bovin » en zone herbagère du Massif Central sur la microbiologie des sols ?

National audience; L’élevage porcin du Massif Central concerne 1 000 éleveurs répartis sur le territoire. Le maintien ou le renouvellement des ateliersest de moins en moins assuré pour des raisons sociales, économique et, environnementales. Dans le Massif Central, l’élevage porcinest souvent associé à l’élevage bovin. Les effluents porcins issus de ces systèmes mixtes peuvent être un réel atout pour la fertilisationorganique des prairies, étant elles-mêmes en retour une ressource alimentaire essentielle pour l’élevage bovin. Cependant, l’impactdu retour au sol des effluents d’élevage issus de ces systèmes mixtes sur la qualité biologique des sols est actuellement peu ou pasétudié. La présen…

Soil fungal communities ecology: a biogeographical approach

Affiche, résumé; International audience

Application of soil bioindicators for risk assessment, monitoring and soil characterization in contamined soils. Results from the French national "Bioindicators Programme"

EA GenoSol IPM CT?; International audience

GnS-PIPE: an optimized bionformatic pipeline to efficiently assess microbial taxonomic diversity of complex environments using high throughput sequencing technologies

International audience; The rRNA genes (16S, 18S, ITS) are widely used to study microbial communities in soils, as they can be easily amplified from metagenomic DNA. Moreover, the recent development of high-throughput sequencing technologies allows the assessment of millions of sequences from a single metagenomic DNA. Some pipelines are already available (e.g. QIIME or Mothur) to efficiently treat such data. However, the development of bioinformatic tools must now be validated by various biological tests. This was particularly true for key steps to appraise microbial diversity and richness. Here, we present a new pipeline named GnS-PIPE, a software application performing bacterial, archaeal…

FT-IR spectroscopy : A powerful tool for studying the inter- and intraspecific biodiversity of cultivable non-Saccharomyces yeasts isolated from grape must

International audience; The efficiency of the FT-IR technique for studying the inter- and intra biodiversity of cultivable non-Saccharomyces yeasts (NS) present in different must samples was examined. In first, the capacity of the technique FF-IR to study the global diversity of a given sample was compared to the pyrosequencing method, used as a reference technique. Seven different genera (Aureobasidium, Candida, Cryptococcus, Hanseniaspora, Issatchenkia, Metschnikowia and Pichia) were identified by FT-IR and also by pyrosequencing. Thirty-eight other genera were identified by pyrosequencing, but together they represented less than 6% of the average total population of 6 musts. Among the sp…

Comment les éleveurs des exploitations mixtes “Porcins – Bovins” du Massif Central gèrent-ils leurs effluents porcins ?

National audience

Temporal dynamics of soil bacterial communities at a landscape scale: dependence to soil properties and agricultural practices.

International audience; Soil microbial communities play a major role in agricultural functions and are an efficient indicator to evaluate the impacts of agricultural practices on soils. Studies on wide scales ranging from landscape to countries demonstrated that soil microbial communities were heterogeneously distributed in space under the dependence of soil properties (e.g. pH, soil texture, Organic matter Content) and agricultural practices. However, temporal dynamics of soil microbial communities at a landscape scale still need to be documented in order to go further in evaluating the sustainability of agricultural practices. In this extensive monitoring study, we focused on landscape dy…

Contrasting Spatial Patterns and Ecological Attributes of Soil Bacterial Taxa across French National Territory

EA SPE BIOME GENOSOL UB UB Agrosup EA SPE BIOME GENOSOL UB UB AgrosupEASPEBIOMEGENOSOLUB UB Agrosup; Even though recent studies have clarified the influence of environmental filters on bacterial community diversity, those constraining bacterial populations variations remain unclear. In consequence, our ability to understand the ecological attributes of soil bacteria and to predict microbial community response to environmental stress is therefore limited. Here, we characterized the bacterial community composition and the various bacterial taxonomic groups constituting the community across the French country, by using a 16x16 km systematic grid representing 1825 sites to precisely decipher th…

Projets emblématiques de recherche et résultats opérationnels sur la biologie des sols agricoles

Le semis direct sous couverture végétale favorise les microbes du sol

Les pratiques agricoles modifient les propriétés physiques et chimiques des sols, qui à leur tour peuvent affecter les micro-organismes qui y vivent avec des conséquences sur le fonctionnement biologique et la qualité de ces sols. Nous connaissons cependant peu de choses sur les interactions entre les pratiques agricoles, les propriétés physico-chimiques et les communautés microbiennes des sols. Peu d'études ont notamment été conduites dans les savanes herbacées des zones tropicales, fortement acides et lessivées, alors que ces espaces représentent des réservoirs importants de terres agricoles, aujourd’hui peu mis en valeur, alors qu’ils pourraient répondre, dans de bonnes conditions d’expl…

Lasting effect of solid waste composts on soil microbial communities

EABIOME; Lasting effect of solid waste composts on soil microbial communities. 16. International Symposium on Microbial Ecology - ISME16

GnS-PIPE: an optimized bionformatic pipeline to efficiently assess microbial taxonomic diversity of complex environments using high throughput sequencing technologies

International audience; The rRNA genes (16S, 18S, ITS) are widely used to study microbial communities in soils, as they can be easily amplified from metagenomic DNA. Moreover, the recent development of high-throughput sequencing technologies allows the assessment of millions of sequences from a single metagenomic DNA. Some pipelines are already available (e.g. QIIME or Mothur) to efficiently treat such data. However, the development of bioinformatic tools must now be validated by various biological tests. This was particularly true for key steps to appraise microbial diversity and richness. Here, we present a new pipeline named GnS-PIPE, a software application performing bacterial, archaeal…

Organic waste effect in VOCs soil emissions

International audience

How build up soil bacterial co-occurrence networks from wide spatial scalesampling?

National audience; Although land use drives soil bacterial diversity and community structure, littleinformation about the bacterial interaction networks is available. Here, we investigatedbacterial co-occurrence networks in soils under different types of land use (forests, grasslands,crops and vineyards) by sampling 1798 sites in the French Soil Quality Monitoring Networkcovering all of France. An increase in bacterial richness was observed from forests tovineyards, whereas network complexity respectively decreased from 16,430 links to 2,046.However, the ratio of positive to negative links within the bacterial networks ranged from 2.9 inforests to 5.5 in vineyards. Networks structure was ce…

Modèles prédictifs de l'abondance et de la diversité microbienne tellurique

Le sol représente avant tout pour l’homme un support de construction et de production agricole. Sa surexploitation depuis le développement de l’agriculture intensive et de l’industrialisation a menée à une érosion significative de sa biodiversité microbienne et par la même des fonctions et services remplis par cette biodiversité. Dans ce contexte, il devient donc urgent de fournir aux utilisateurs des sols les moyens d’évaluer l’état microbiologique de leur support de production et l’impact des pratiques associées (agricoles, industriels). Toutefois, face à la demande croissante des utilisateurs des sols pour caractériser l’état biologique de leur milieu de production il devient urgent d’am…

Agro-Eco Sol, un outil de diagnostic des fonctions du sol basé sur des bioindicateurs ; structure et règles générales d’interprétation

National audience