Pour les mousses, l'azote est essentiel à la croissance, comme toute autre plante. Dans les écosystèmes éloignés de la pollution comme la toundra subarctique, ils peuvent capter cet élément en partenariat avec des cyanobactéries qui peuvent les coloniser. Mais toutes les mousses ne sont pas égales. La fixation de l'azote peut varier considérablement d'une mousse à l'autre, et la raison n'est pas claire. Alors Xin Liu et Kathrin Rousk ont ​​examiné les caractéristiques de la mousse pour découvrir pourquoi certaines mousses attirent plus les cyanobactéries que d'autres. S'ils pouvaient associer l'activité bactérienne à un ensemble de traits, ils pourraient faire des prédictions sur la fixation de l'azote dans toutes sortes de mousses.

Bien qu'elles soient définitivement des plantes, les mousses bouleversent de nombreuses idées que l'on vous a enseignées sur les plantes lorsque vous étiez enfant. Une caractéristique importante est qu'ils sont non vasculaires. Typiquement, vous penseriez à une plante ayant des racines, une tige et quelques feuilles. Les tubes des racines transporteraient l'eau et les nutriments du sol vers le reste de la plante. Les mousses n'ont pas ces tubes et ont également un plan corporel différent. Ils n'ont pas de racines en tant que telles. Ils ont des rhizoïdes, dont le travail consiste à ancrer la mousse à une surface, mais ces rhizoïdes n'apportent pas d'eau ou de nutriments à l'intérieur pour que le reste de la plante puisse les utiliser. Au lieu de cela, les mousses les absorbent un peu comme une éponge.

Liu et Rousk savaient, grâce à des recherches antérieures, que l'eau contribuait à augmenter la fixation de l'azote pour les mousses, mais ne savaient pas pourquoi. Une des raisons pourrait être que l'eau permet aux cyanobactéries de se déplacer dans les mousses pour les coloniser. Une autre possibilité est que les cyanobactéries n'aient aucune difficulté à occuper les mousses mais qu'elles aient besoin de l'eau pour leur propre activité. Ainsi, les mousses qui déplacent le mieux l'eau sur leurs surfaces pourraient avoir la meilleure fixation d'azote.

Il pourrait y avoir d'autres caractéristiques qui affectent la colonisation bactérienne, disent Liu et Rousk. Par exemple, la forme des feuilles modifiera la façon dont les mousses peuvent protéger les bactéries. Ou peut-être que ce sont les propriétés chimiques des feuilles qui comptent. Le pH de l'eau sur les feuilles pourrait-il être important? Ou est-ce les défenses végétales des mousses qui inhibent également les cyanobactéries, certaines plantes étant plus respectueuses de leurs hôtes que d'autres ?

Pour déterminer s'il y avait des traits importants pour les cyanobactéries, Lin et Rousk ont ​​examiné quatre espèces de mousses différentes avec différents niveaux de fixation de l'azote. Ils ont ensuite mesuré les mousses pour voir ce qui comptait. Dans leur article, Liu et Rousk écrivent : « Pour ce faire, nous avons mesuré le taux de réduction de l'acétylène en tant que mesure de N₂ activité de fixation, et évalué la colonisation et l'abondance des cyanobactéries au niveau des pousses et des colonies (groupe de pousses) et lié cela aux caractéristiques du bilan hydrique (teneur maximale en eau, taux d'absorption d'eau et taux de perte d'eau des colonies de mousses), aux caractéristiques chimiques (pH, phénols totaux ), les traits structurels de la colonie (fréquence des pousses et hauteur) et les traits morphologiques (longueur des pousses, fréquence des feuilles, surface foliaire, etc.) au niveau des pousses ainsi qu'au niveau des feuilles des quatre espèces de mousses collectées dans la région subarctique.

Les botanistes ont découvert que le taux d'hydratation de la mousse hôte, et non la teneur en eau per se, colonisation cyanobactérienne contrôlée. Plus le taux d'hydratation est élevé, plus une mousse peut héberger de cyanobactéries. Les mousses avec des feuilles plus grandes avaient des taux d'hydratation plus lents, donc elles avaient une colonisation plus faible. Les mousses avec plus de feuilles avaient plus de colonisation. Liu et Rousk soutiennent que les mousses échangent la quantité et la taille des feuilles, de sorte que les mousses avec plus de feuilles ont également des feuilles plus petites, ce qui affecte le taux d'hydratation.

Les résultats chimiques étaient intéressants. Lin et Rousk écrivent : « Dans notre expérience, les phénols ont affecté négativement l'activité des cyanobactéries, mais pas la colonisation des cyanobactéries. Cela correspond aux découvertes précédentes montrant que la teneur en phénol de la mousse n'était pas corrélée à la colonisation par les cyanobactéries. Ils ont également constaté que la plage de pH des mousses les plus colonisées était globalement la même que celle des mousses les moins occupées, ce qui indique que l'acidité des feuilles n'était pas un problème important.

Les botanistes ont également découvert que les paraphyllies étaient colonisées par des cyanobactéries. Les paraphyllies sont structures ressemblant à des poils sur des tiges de mousse trouve entre les feuilles. Liu et Rousk ont ​​découvert que les cyanobactéries colonisaient environ 20 à 30 % des paraphyllies.

Liu et Rousk concluent : "Étant donné que les mousses sont une source clé de N pour les écosystèmes où elles dominent la couverture du sol, la découverte de la relation entre les caractéristiques des mousses et la colonisation par les cyanobactéries aboutira finalement à une meilleure estimation de la quantité d'apport de N - en fonction de caractéristiques de la mousse - et peut fournir de nouvelles perspectives et informations pour comprendre la relation entre les mousses et les cyanobactéries.

LIRE L'ARTICLE

Liu, X. et Rousk, K. (2021) "Les traits de mousse qui régissent la colonisation par les cyanobactéries", Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcab127