Rôle des enzymes lignocellulolytiques dans le processus de biodégradation de résidus végétaux dans les sols PDF Download

Author: Bilal Ahmad Zafar Amin
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Book Description
La décomposition des résidus végétaux joue un rôle essentiel dans le cycle biogéochimique des éléments nutritifs et influence le fonctionnement des écosystèmes. La composition biochimique intrinsèque des résidus végétaux est un facteur clé qui influe sur les processus de décomposition dans le sol tandis que la majorité des réactions biochimiques dans le sol, liées à la biodégradation des résidus végétaux, sont catalysées par des enzymes extracellulaires produites par les microorganismes. L'objectif global de cette étude était d'acquérir des connaissances fondamentales concernant l'impact de la qualité des résidus sur les fonctions microbiennes du sol et les modes d'intervention des enzymes du sol interviennent dans la décomposition des résidus végétaux. Cet objectif a été atteint en trois parties visant à : 1) déterminer le rôle des communautés initiales des résidus i.e. les microorganismes et leurs enzymes provenant des compartiments épiphytes et endophytes, et l'effet de la qualité des résidus végétaux sur les cinétiques des enzymes extracellulaires au cours du processus de décomposition dans le sol 2) étudier l'effet des fonctions microbiennes du sol (biomasse microbienne et enzymes extracellulaires) liées à la minéralisation sur la décomposition ultérieure de résidus introduits dans le même sol 3) explorer les interactions entre la disponibilité en azote et la décomposition des composés phénoliques par l'action des activités oxydo-réductases, et développer une méthode pour mesurer ces activités dans des sols contrastés en utilisant un seul substrat. L'approche générale de cette étude a été de sélectionner les résidus végétaux de qualité chimique variable pour obtenir des cinétiques contrastées de minéralisation du C. Le maïs (Zea mays L.) a été choisi comme plante modèle en raison de variations chimiques et structurales (Mexxal, F2, F2bm1, F292bm3) des parties aériennes (feuilles, entre-nœuds) et souterraines (racines). Des tiges de lin marqué au 13C ont été utilisées pour quantifier avec précision la minéralisation du carbone dans les différents réservoirs de carbone. Afin d'évaluer les relations entre la qualité des résidus végétaux et les fonctions biologiques associées au sol, des expériences en microcosmes contrôlés ont été réalisées en utilisant des sols agricoles et forestiers. La minéralisation du carbone, les caractéristiques chimiques des résidus (teneurs en C et N, les sucres totaux et lignine), la biomasse microbienne et les activités enzymatiques (L-leucine aminopeptidase (LAP), cellobiohydrolase (CBH-1), xylanase, cellulase et la laccase) ont été déterminées à différents stades de décomposition. Les résultats de la première étude ont indiqué que les activités de micro-organismes épiphytes et endogènes étaient du même ordre de grandeur dans le cas des racines, tandis que les activités des enzymes spécifiques (cellulase, xylanase et laccase) étaient fortement corrélées à la dégradation de leurs substrats cibles (glucanes, xylanes et lignine, respectivement). Dans la seconde étude, l'addition répétée de résidus a eu peu d'effet sur la biomasse microbienne et la dynamique enzymatique, sauf la LAP et la laccase. Ces résultats suggèrent que la qualité des résidus végétaux est le principal facteur déterminant les modes d'action de la biomasse microbienne et de leurs enzymes extracellulaires durant le processus de décomposition dans le sol. Les résultats de la dernière étude ont démontré que l'addition d'azote réprimait la minéralisation du carbone des résidus les moins lignifiés (F2, F2bm1), mais n'a pas affecté celle du résidu plus lignifié (F292bm3) au cours de la décomposition à long terme. L'ABTS est apparu comme un meilleur substrat que le L-DOPA, le pyrogallol et le TMB pour estimer les activités phénoloxydase et peroxydase.Mots clés: décomposition, biomasse microbienne, enzymes extracellulaires, qualité des résidus, maïs.