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…

Scientific studies conducted to understand, improve the soil and increase its yield despite the current unfavorable environmental context.

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…

Comparison test between the usual NucleoSpin soil mono-column kit and the NucleoSpin soil 96 plate kit for the purification of DNA extracted from soil

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…

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…

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…

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

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 (…

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…

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…

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

Impact of mulching films and their fate on the soil microbial community in market gardening

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…

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…

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…

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…