Les bactéries endophytes des graines de Lactuca serriola invasive augmentent le phosphore disponible dans le sol en cas de carence en phosphore

Aides cachées dans les mauvaises herbes invasives

Beaucoup d’agriculteurs et d’écologues s’inquiètent des plantes invasives parce qu’elles supplantent les espèces natives et modifient le fonctionnement des écosystèmes. Cette étude révèle un retournement inattendu : une laitue sauvage invasive commune, Lactuca serriola, transporte dans ses graines des bactéries utiles capables de libérer du phosphore difficilement accessible dans des sols pauvres. Comme le phosphore est un élément clé pour la croissance des plantes et qu’il manque souvent à l’échelle mondiale, comprendre comment ces petits partenaires modifient la fertilité des sols pourrait changer notre vision des mauvaises herbes et des futurs engrais d’origine biologique.

Petits partenaires voyageant à l’intérieur des graines

Les plantes ne sont pas seules lorsqu’elles colonisent de nouveaux lieux. Avec leurs graines, elles emmènent des passagers microscopiques appelés bactéries endophytes de graines, qui vivent à l’abri dans les tissus de la graine. Contrairement aux micro-organismes qui doivent arriver ensuite depuis le sol environnant, ces bactéries accompagnent les racines naissantes, ce qui leur facilite la colonisation immédiate de la rhizosphère. Des travaux antérieurs ont montré que de telles bactéries de graines peuvent aider la laitue sauvage à résister à la sécheresse. Ici, les chercheurs posent une nouvelle question : ces mêmes microbes « passagers » peuvent-ils aider la plante à accéder au phosphore, un nutriment essentiel souvent bloqué dans des formes peu assimilables par les racines ?

Constituer des équipes microbiennes en laboratoire

À partir de graines de laitue sauvage invasive collectées sur deux sites en Corée du Sud, l’équipe avait auparavant isolé un ensemble diversifié de bactéries appartenant à de nombreux genres. Dans cette étude, ils se sont concentrés sur la capacité de ces bactéries à libérer du phosphore à partir d’un minéral insoluble lors de tests en laboratoire. D’abord, ils ont mesuré chaque souche isolément. Puis ils ont constitué des « communautés synthétiques » : des mélanges où toutes les souches étaient combinées, ainsi que des mélanges compagnons où chaque souche était exclue à son tour. En comparant la quantité de phosphore dissous produite par chaque mélange, ils ont pu repérer des cas où certaines souches étaient plus performantes en combinaison qu’à elles seules, révélant des effets coopératifs, ou « synergiques », ainsi que des combinaisons qui se gênaient mutuellement.

Des éprouvettes aux pots de terre

Pour vérifier si ces bactéries prometteuses modifiaient aussi les conditions du sol autour de plantes vivantes, les chercheurs ont enrobé des graines de laitue sauvage stérilisées en surface avec soit des souches isolées, soit des paires de souches sélectionnées ayant montré de bonnes performances en laboratoire. Ils ont ensuite cultivé les plantes dans un mélange de sol simple et stérile contenant uniquement un phosphate de calcium difficilement dissolvable comme source de phosphore et les ont arrosées d’une solution nutritive sans phosphore ajouté, reproduisant un environnement pauvre en phosphore. Pendant plusieurs semaines, ils ont suivi la croissance des plantes, l’équilibre biomasse racine/partie aérienne, le taux de phosphore dans les feuilles, le phosphore disponible dans le sol, le carbone organique du sol et le pH.

Le sol s’enrichit tandis que les plantes restent modestes

Les plantes elles‑mêmes n’ont pas montré de croissance beaucoup plus importante lorsque des bactéries leur étaient associées : les masses des parties aériennes et des racines sont restées similaires entre les traitements. Cependant, le sol sous ces plantes a raconté une autre histoire. Presque tous les traitements bactériens ont augmenté la quantité de phosphore disponible pour les plantes dans le sol, par rapport aux témoins non inoculés en situation de carence en phosphore. Certaines combinaisons de deux souches se sont révélées particulièrement efficaces, portant le phosphore disponible à des niveaux supérieurs à ceux obtenus par chaque souche individuellement, signe évident de synergie. Fait intéressant, le phosphore du sol était corrélé négativement à la fois au carbone organique du sol et au rapport masse racine/masse partie aérienne. Autrement dit, à mesure que les sols devenaient plus riches en phosphore disponible, les plantes investissaient relativement moins dans les racines, et le carbone laissé dans le sol tendait à diminuer, possiblement parce que les microbes consommaient ce carburant carboné pendant qu’ils libéraient le phosphore.

Repenser le rôle des plantes invasives

Ces recherches suggèrent que des plantes invasives comme la laitue sauvage peuvent modifier la fertilité des sols non seulement par leurs feuilles et leurs racines, mais aussi via des partenaires invisibles cachés dans leurs graines. Des équipes bactériennes portées par les graines peuvent rendre davantage de phosphore disponible dans des sols pauvres, et certaines associations de souches sont bien plus efficaces que d’autres. Pour le lecteur général, l’idée principale est que les plantes « problématiques » doivent une part de leur succès à des microbes « bénéfiques » qui les aident à exploiter des réserves nutritives verrouillées. Parallèlement, ces consortiums bactériens pourraient un jour être exploités comme outils biologiques pour améliorer l’utilisation du phosphore en agriculture, réduisant la dépendance aux engrais extraits et révélant à quel point invasions végétales et micro-organismes du sol sont étroitement liés.

Citation: Kim, TM., Jeong, S., Choi, B. et al. Seed endophytic bacteria from invasive Lactuca serriola increase soil available phosphorus under phosphorus deficiency. Sci Rep 16, 8748 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40933-5

Mots-clés: cycle du phosphore, endophytes des graines, plantes invasives, micro-organismes du sol, interactions plante–microbe