Symbiotic interactions between a newly identified native mycorrhizal fungi complex and the endemic tree Argania spinosa mediate growth, photosynthesis, and enzymatic responses under drought stress conditions - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Journal Articles Canadian Journal of Forest Research Year : 2022

Symbiotic interactions between a newly identified native mycorrhizal fungi complex and the endemic tree Argania spinosa mediate growth, photosynthesis, and enzymatic responses under drought stress conditions

Interactions symbiotiques entre un complexe de champignons mycorhiziens indigènes nouvellement identifié et l'arbre endémique Argania spinosa intervenant dans la croissance, la photosynthèse et les réponses enzymatiques dans des conditions de stress hydrique

Abstract

Water deficit or drought is the most important abiotic stress limiting plant growth performance and plant community development; this is typical in the Mediterranean area where plants are often severely and permanently water limited. Such is the case of the argan tree (Argania spinosa (L.) Skeels), one of the tree species most affected by desertification and global warming. To advance knowledge on how this tree can withstand drought stress, inoculation with a native complex of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), composed mainly of the genus Glomus, was studied in connection with a set of growth and physiological parameters. Under controlled conditions, inoculated and non-inoculated argan seedlings were grown for 3 months under three water regimens: 25%, 50%, and 75% relative to the field capacity of used soil substrate. The results showed that the argan tree had different growth abilities to develop and withstand the various applied water limitations. The AMF complex stimulated the growth and mineral nutrition of argan seedlings under the different imposed levels of water deficiency. Relative water content (RWC) in leaves, water potential, and stomatal conductance in argan leaves showed a general improvement in inoculated seedlings compared to non-inoculated ones. Soluble sugar and proline contents significantly increased in non-inoculated seedlings compared with inoculated seedlings under water-limiting conditions (25%). Similarly, oxidative enzyme (catalase, peroxidase, superoxide dismutase) activity increased significantly in drought-stressed seedlings. Non-inoculated seedlings showed the highest accumulation of these enzymes. Moreover, mycorrhizal symbiosis establishment positively correlated with argan tree seedlings in terms of growth, mineral nutrition, soluble sugar and proline contents, and enzymes activities. The main results from the current study suggest that AMF improve the ability of A. spinosa to tolerate drought by enhancing mineral nutrition and the transport of high levels of water by enhancing the RWC and water potential in leaves. Finally, the alleviation of the destructive effects of reactive oxygen species was modulated by enzymatic scavenging activity. Hence, the use of AMF in the technical process of argan seedlings production is highly recommended in different ecofriendly restoration strategies, with the aim of producing high quality seedlings capable of tolerating drought stress.
Le déficit hydrique ou la sécheresse est le stress abiotique le plus néfaste pour la croissance des plantes et le développement des communautés végétales, ce qui est typique en région méditerranéenne où les végétaux sont souvent sévèrement et en permanence privés d’eau. C’est le cas de l’arganier (Argania spinosa (L.) Skeels), une des espèces d’arbre parmi les plus affectées par la désertification et le réchauffement global. Pour élargir les connaissances sur la façon dont cet arbre peut résister au stress causé par la sécheresse, l’inoculation avec un complexe indigène de champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA), composé surtout de champignons du genre Glomus, a été étudiée en lien avec un ensemble de paramètres physiologiques et de croissance. En conditions contrôlées, des semis d’arganier inoculés et non inoculés ont été soumis à trois régimes hydriques (25, 50 et 75 % de la capacité au champ du sol utilisé comme substrat) pendant trois mois. Les résultats montrent que l’arganier possède différentes capacités de croissance pour se développer et supporter les différents degrés de privation d’eau qui ont été appliqués. Le complexe de CMA a stimulé la croissance et la nutrition minérale des semis d’arganier malgré les différentes intensités de déficit hydrique. La teneur relative en eau dans les feuilles, le potentiel hydrique et la conductance stomatique dans les feuilles de l’arganier se sont généralement améliorés chez les semis inoculés comparativement aux semis non inoculés. La teneur en sucre soluble et en proline a significativement augmenté chez les semis non inoculés relativement aux semis inoculés dans les conditions d’irrigation restreinte (25 %). Cela était similaire aux enzymes oxydatifs (catalase, peroxydase, superoxyde dismutase) dont l’activité a significativement augmenté chez les semis stressés par la sécheresse. L’accumulation de ces enzymes a atteint un sommet chez les semis non inoculés. De plus, l’établissement de la symbiose mycorhizienne était positivement corrélé avec les semis d’arganier en termes de croissance, de nutrition minérale, de teneur en sucre soluble et d’activité enzymatique. Les principaux résultats qui découlent de cette étude indiquent que les CMA augmentent la tolérance à la sécheresse de l’arganier en améliorant la nutrition minérale et le transport de quantités élevées d’eau en augmentant la teneur relative en eau et le potentiel hydrique dans les feuilles. Finalement, l’atténuation des effets néfastes des types réactifs d’oxygène étaient modulés par l’activité de piégeage enzymatique. Par conséquent, l’utilisation des CMA dans l’itinéraire technique de production de semis d’arganier est fortement recommandée dans différentes stratégies de restauration respectueuses de l’environnement fondées sur l’arganier dans le but de produire des semis de grande qualité capables de tolérer le stress causé par la sécheresse.
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hal-03827322 , version 1 (24-11-2023)

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Cite

Elmostapha Outamamat, Said El Mrabet, Hanane Dounas, Adnane Bargaz, Robin Duponnois, et al.. Symbiotic interactions between a newly identified native mycorrhizal fungi complex and the endemic tree Argania spinosa mediate growth, photosynthesis, and enzymatic responses under drought stress conditions. Canadian Journal of Forest Research, 2022, 52 (3), pp.335-345. ⟨10.1139/cjfr-2020-0351⟩. ⟨hal-03827322⟩
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