Transgenic Bacillus thuringensis (Bt) crops are widely deployed to control lepidopterous pests with minimal impact on non-target soil invertebrates. However, most of the results were obtained from field works, the great environmental variation may conceal the small spatial-temporal scaled changes in microhabitats, such as those created near the roots (rhizosphere) or around decomposing residues (detritusphere), which are expected to impact free-living soil organisms more than the bulk soils. The objective of this study was to assess the impact of root and straw residues of transgenic crops on soil, by comparing nematode communities in the rhizosphere (soil microsites only affected by living root), the detritusphere (soil microsites affected by crop aboveground residues) and the rhizosphere-detritusphere interface (soil microsites intensively co-affected by root and residues) of Bt rice and its non-Bt near isoline. Bt rice did not affect nematode abundance and community composition, however, it enhanced the network connections within nematode communities, in both the rhizosphere and detritusphere, indicating the frequency of co-occurring species increased due to the moderate stress of crystal (Cry) as a labile resource of protein or as a moderate pressure of toxic compounds. Furthermore, 60–80% of the correlation between Cry protein (Cry1Ab/Cry1Ac) and nematode genera were positive in the rhizosphere and detritusphere of Bt rice, suggesting that higher Cry protein concentration was associated with the intensive co-occurrence among nematode populations. This finding offers new insights into how the biotic interactions of non-target soil community response to both live and dead parts of transgenic crop, highlighting the moderate stress of Cry protein might affect the community structure and consequent functioning of soil ecosystem based on the elaborately developed knowledge of biotic interactions via ecological network analysis.
Titre de l'article
Les racines et les détritus des cultures transgéniques Bt n'ont pas modifié l'abondance et la communauté d'espèces de nématodes, mais ont amélioré les connexions trophiques
Les racines et les détritus des cultures transgéniques Bt n'ont pas modifié l'abondance et la communauté d'espèces de nématodes, mais ont amélioré les connexions trophiques
Introduction à l'article
Les cultures transgéniques (Bt), qui synthétisent la protéine Cry normalement produite par Bacillus thuringensis, sont largement déployées pour lutter contre les lépidoptères ravageurs. La grande majorité des études menées sur le terrain n’ont montré aucun effet néfaste des cultures Bt sur les microorganismes non-cibles du sol, comme les nématodes. Cependant, les fortes variations environnementales dans les essais en milieu naturel ont pu masquer des changements spatio-temporels à petite échelle dans les micro-habitats, tels que ceux entourant les racines (rhizosphère) ou à proximité des résidus de culture en décomposition (détritusphère). L'objectif de cette étude est d'évaluer l'impact des résidus de racines et de paille des cultures transgéniques sur la microfaune du sol, en comparant les communautés de nématodes du riz Bt et de la variété non-Bt la plus proche génétiquement, dans 3 écosystèmes intimement liés à la plante, la rhizosphère, la détritusphère et l’interface entre les 2.
Les cultures transgéniques (Bt), qui synthétisent la protéine Cry normalement produite par Bacillus thuringensis, sont largement déployées pour lutter contre les lépidoptères ravageurs. La grande majorité des études menées sur le terrain n’ont montré aucun effet néfaste des cultures Bt sur les microorganismes non-cibles du sol, comme les nématodes. Cependant, les fortes variations environnementales dans les essais en milieu naturel ont pu masquer des changements spatio-temporels à petite échelle dans les micro-habitats, tels que ceux entourant les racines (rhizosphère) ou à proximité des résidus de culture en décomposition (détritusphère). L'objectif de cette étude est d'évaluer l'impact des résidus de racines et de paille des cultures transgéniques sur la microfaune du sol, en comparant les communautés de nématodes du riz Bt et de la variété non-Bt la plus proche génétiquement, dans 3 écosystèmes intimement liés à la plante, la rhizosphère, la détritusphère et l’interface entre les 2.
Expériences de l'article
Les chercheurs ont reproduit les 3 microécosystèmes à étudier dans des pot de fleur pour chacune des 2 variétés de riz, Bt (HH) et non Bt (MH), en introduisant en profondeur de la matière sèche issue de résidus végétaux de la variété étudiée (détritusphère) et/ou en faisant pousser un plant de la variété étudiée dans le pot (rhizosphère). Des carottes de sol ont été collectées tous les 2 mois, durant les 2 périodes d’études. Les nématodes de chaque échantillon ont été dénombrés et identifiés au rang du genre, avant d’être classés dans l’une des 4 catégories trophique (herbivores, bactérivores, fungivores, omnivore/prédateur). Les résultats de dénombrement de chacune de ces genres et catégories ont ensuite été comparés entre les variétés transgéniques et les variétés conventionnelles grâce à des outils statistiques. Les relations de coopération et de compétition entre genres de nématodes ont ensuite été évaluées, ainsi que l’influence de la protéine Cry sur la structure du réseau trophique.
Les chercheurs ont reproduit les 3 microécosystèmes à étudier dans des pot de fleur pour chacune des 2 variétés de riz, Bt (HH) et non Bt (MH), en introduisant en profondeur de la matière sèche issue de résidus végétaux de la variété étudiée (détritusphère) et/ou en faisant pousser un plant de la variété étudiée dans le pot (rhizosphère). Des carottes de sol ont été collectées tous les 2 mois, durant les 2 périodes d’études. Les nématodes de chaque échantillon ont été dénombrés et identifiés au rang du genre, avant d’être classés dans l’une des 4 catégories trophique (herbivores, bactérivores, fungivores, omnivore/prédateur). Les résultats de dénombrement de chacune de ces genres et catégories ont ensuite été comparés entre les variétés transgéniques et les variétés conventionnelles grâce à des outils statistiques. Les relations de coopération et de compétition entre genres de nématodes ont ensuite été évaluées, ainsi que l’influence de la protéine Cry sur la structure du réseau trophique.
Résultats de l'article
Ni l'abondance ni la composition de la communauté de nématodes n’est affectée par le riz Bt. Cependant, il a modifié les connexions trophiques au sein du réseau d’interactions, à la fois dans la rhizosphère et dans la détritusphère, indiquant que la fréquence de co-occurrence d’espèces augmente lorsque la concentration en protéine Cry est élevée, celle-ci pouvant éventuellement servir de ressource protéique supplémentaire. Une autre hypothèse est que l’action toxique de ce composé pourrait engendrer une pression sur d’autres organismes du sol impliqués dans le réseau trophique, ce qui aurait des répercussions sur les interactions biotiques entre nématodes. Il est aussi possible que la culture et la dégradation de riz Bt entrainent un appauvrissement des ressources du sol, ce qui inciterait les microorganismes à coopérer davantage pour survivre. Ces résultats ne permettent pas de conclure sur l'existence d'un effet néfaste ou bénéfique du riz transgénique sur les nématodes du sol.
Ni l'abondance ni la composition de la communauté de nématodes n’est affectée par le riz Bt. Cependant, il a modifié les connexions trophiques au sein du réseau d’interactions, à la fois dans la rhizosphère et dans la détritusphère, indiquant que la fréquence de co-occurrence d’espèces augmente lorsque la concentration en protéine Cry est élevée, celle-ci pouvant éventuellement servir de ressource protéique supplémentaire. Une autre hypothèse est que l’action toxique de ce composé pourrait engendrer une pression sur d’autres organismes du sol impliqués dans le réseau trophique, ce qui aurait des répercussions sur les interactions biotiques entre nématodes. Il est aussi possible que la culture et la dégradation de riz Bt entrainent un appauvrissement des ressources du sol, ce qui inciterait les microorganismes à coopérer davantage pour survivre. Ces résultats ne permettent pas de conclure sur l'existence d'un effet néfaste ou bénéfique du riz transgénique sur les nématodes du sol.
Rigueur de l'article
La méthode qui permet d'estimer la force d’interaction entre 2 genres de nématodes ne repose que sur le degré de recoupement de l'abondance relative de ces-derniers en un point spatio-temporel. Hors il existe des formes d'interactions biotiques qui ne sont pas liées à un partage du milieu mais plutôt à une coopération ou à une compétition, lors de la distribution des ressources, qui s'étale dans le temps et dans l'espace. De plus, il est regrettable que les auteurs n'aient pas comparé d'autres variétés de riz, étant donné qu'il peut exister une variabilité d'effets sur la microfaune très importante entre différentes souches sauvages ou conventionnelles, plus qu'entre variétés transgéniques ou non (Duc, 2011). Cela aurait sans doute permis de relativiser les différences observées au sein des réseaux trophiques, des différences qui pourraient être causées par l'aléa ou par des conditions physico-chimiques du milieu légèrement différentes entre les pots, malgré les précautions des chercheurs.
La méthode qui permet d'estimer la force d’interaction entre 2 genres de nématodes ne repose que sur le degré de recoupement de l'abondance relative de ces-derniers en un point spatio-temporel. Hors il existe des formes d'interactions biotiques qui ne sont pas liées à un partage du milieu mais plutôt à une coopération ou à une compétition, lors de la distribution des ressources, qui s'étale dans le temps et dans l'espace. De plus, il est regrettable que les auteurs n'aient pas comparé d'autres variétés de riz, étant donné qu'il peut exister une variabilité d'effets sur la microfaune très importante entre différentes souches sauvages ou conventionnelles, plus qu'entre variétés transgéniques ou non (Duc, 2011). Cela aurait sans doute permis de relativiser les différences observées au sein des réseaux trophiques, des différences qui pourraient être causées par l'aléa ou par des conditions physico-chimiques du milieu légèrement différentes entre les pots, malgré les précautions des chercheurs.
Ce que cet article apporte au débat
Cette découverte offre de nouvelles perspectives sur la façon dont les cultures transgéniques pourraient modifier le fonctionnement des écosystèmes. En effet, si elles n’affectent pas directement la diversité faunique en diminuant les effectifs comme semblent le montrer la plupart des articles sur le sujet, elles pourraient tout de même modifier les interactions entre organismes présents dans le milieu. Cela pourrait avoir des conséquences importantes à toutes les échelles écologiques. Toutefois, il est aussi possible que la présence de plants transgéniques puissent avoir des effets bénéfiques sur certains organismes, ou du moins, comme cela semble être le cas ici, que leur utilisation ne puissent pas constituer une perturbation de l’écosystème suffisante pour aboutir à un appauvrissement de la biodiversité ou à une modification déplorable du réseau trophique.
Cette découverte offre de nouvelles perspectives sur la façon dont les cultures transgéniques pourraient modifier le fonctionnement des écosystèmes. En effet, si elles n’affectent pas directement la diversité faunique en diminuant les effectifs comme semblent le montrer la plupart des articles sur le sujet, elles pourraient tout de même modifier les interactions entre organismes présents dans le milieu. Cela pourrait avoir des conséquences importantes à toutes les échelles écologiques. Toutefois, il est aussi possible que la présence de plants transgéniques puissent avoir des effets bénéfiques sur certains organismes, ou du moins, comme cela semble être le cas ici, que leur utilisation ne puissent pas constituer une perturbation de l’écosystème suffisante pour aboutir à un appauvrissement de la biodiversité ou à une modification déplorable du réseau trophique.
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