Next-Generation Sequencing: Methodology and Application
Première Solution pour faire des spermatozoïdes artificiel (Découverte par les japonais, perspective pour une solution a la stérilité)
A Plant Evolution Revolution
Mycorrhizal Fungi Expand Contemporary Cropping Opportunities by Mike Amaranthus, Ph.D. & Larry Simpson
Soil biology has emerged over the last decade as a critical part of the knowledge base for successful and sustainable agricultural production. A key component of biology is the profound plant/mycorrhizal fungi relationship, which has enormous potential for improved management of contemporary farming systems. Although using these fungi has the potential to revolutionize agriculture they are certainly not new in terms of the evolution of plants.
Where we’ve been The fossil evidence indicates that the specialized “mycorrhiza” (meaning “fungus-root”) plant relationship dates back over 460 million years and actually played a key role in allowing plants to utilize terrestrial habitats. Without A healthy mycorrhizalinoculated organic winter wheat field in Canada.
mycorrhizal fungi, today’s crop plants might not exist, unless you are farming seaweed! For the first 75 million years that plants colonized dry Since before World War II, scientific and technological advances land, they did not have differentiated root tissue and depended in agronomy have focused primarily on the development of entirely on this symbiotic relationship with mycorrhizal fungi to
chemical and mechanical approaches to improving crop producaccess nutrients and moisture from the various and often harsh tion yields. Nutrient needs have been addressed using synthetic terrestrial environments. The root structures of plants actually fertilizers while weed suppression has been accomplished through evolved specifically as specialized attachment sites to better actillage and herbicides and plant diseases controlled using an array commodate these fungi and the efficiencies available through of chemical pesticides. More recently, modern science has begun the symbiotic “trading” of water and nutrients for sugars proto understand that in natural habitat plant roots are a complex duced by photosynthesis.
mixture of both fungi and plant that is fundamental to life on the In this symbiosis, the plant is provided better access to and planet. The vast majority of crops form an association with these uptake of nutrients and water from the soil. In return, the specialized mycorrhizal soil fungi in order to maximize perforfungus, which cannot synthesize its own nourishment, receives mance. Among the few but notable exceptions are members of its energy source in the form of carbohydrates donated by the the Brassicaceae plant family (cabbage, broccoli, cauliflower, radplant. This highly successful system continues in 90 percent of ish, turnips, canola, etc.) the Amaranthaceae plant family (beets, plant species today. spinach, chard, etc.) and the Polygonaceae plant family (rhubarb, Agricultural science has only in the last decade begun to recogbuckwheat). Virtually all other crop plants worldwide are meant nize the importance of mycorrhizal fungi in farming ecosystems. to host some form of mycorrhizal association.
Conséquence d’un changement climatique dans la région Les menaces d’une eau plus rare dans les pays arabes
Il n’y a pas que l’assèchement du sous-sol qui regorge de pétrole et gaz qui doit désormais donner à réfléchir aux dirigeants arabes, pourtant peu soucieux, eux-mêmes, des ravages de la mauvaise gouvernance dont ils sont responsables devant l’histoire.
Sahara : pourquoi il vaut mieux exploiter le soleil plutôt que l'eau
Une étude vient de le confirmer : les eaux souterraines du Sahara sont bien renouvelables. Mais de manière si infime que l'exploitation qui en est faite depuis les années 1960, et qui augmentera de manière dramatique avec l'exploitation du gaz de schiste, menace pour de bon l'or bleu du Sahara.
Publication. Mahra Bint Ahmed (écrivaine émiratie) : Krakatoa, quête de la paix intérieure
Les résurgences et les remords de Lucas, un enfant de 9 ans, fils unique d’une famille allemande aisée, passionné par la visite des volcans, sont un prétexte pour l’écrivaine émiratie de nous emmener, avec douleur, à la recherche de soi, de la paix intérieure…
L’histoire est en apparence simple : cédant aux caprices de leur enfant voulant visiter le célèbre volcan indonésien Krakatoa, les parents décèdent dans un tragique accident de la circulation. C’est le commencement d’une existence mouvementée de l’enfant. Culpabilisant, en dépit de son jeune âge, Lucas ne réussira jamais à éteindre cette douleur qui le martyrise. D’où ses questionnements relatifs à la foi, à la destinée… Un itinéraire philosophique, quasiment métaphysique, jalonné de vacillements, de chutes, de désarroi. Un cheminement, en fait, qui ne s’arrêtera pas. N’est-ce pas là toute la complexité humaine ? L’auteure, ancienne étudiante de l’université du Bahreïn, a échafaudé les tréteaux de son histoire dans un village allemand où Lucas, face à ses douloureux souvenirs, malgré l’évolution du temps, peine à effacer des images qui lui semblent indélébiles.
Paradoxalement, en choisissant Krakatoa, (une fiction de 215 pages, éditée chez la Maison arabe des sciences et des éditeurs au Liban) comme lame de fond à son livre, Mahra expulse toute sa violence intérieure pour tenter de rencontrer son destin, recouvrer la paix de son âme, la réconciliation avec soi-même. Une lutte intérieure qui s’atténuera quelque peu lorsque surgit dans la vie de Lucas, devenu adulte, un Algérien du nom Khaled qui personnifie la foi, la croyance, la délivrance d’un poids psychique longtemps porté… Khaled, un personnage fictif que Mahra a tenu à imaginer pour rendre une sorte d’hommage à la personnalité (forte) des Algériens… leur générosité, leur patience, leur foi tout simplement. Un récit époustouflant décrivant la condition humaine avec talent. A lire…
La prolifération du cancer en Algérie égalera celle des pays avancées durant les 5 prochaines années
Le président de la Société algérienne d'oncologie médicale (SAOM), le Pr. Kamel Bouzid, a affirmé que le nombre de personnes atteintes de cancer en Algérie évoluera au même rythme que celui des pays avancés durant les cinq prochaines années.
La fracturation hydraulique des schistes peut-elle compromettre les nappes d’eau du sous-sol saharien ?
Par : Mohamed Terkmani*
La fracturation hydraulique des schistes fait l’objet de nombreuses controverses et appréhensions car elle est perçue comme étant la source de la plus grave des atteintes à l’environnement : la pollution et l’épuisement des nappes d’eau du sous-sol.
Il est donc nécessaire de clarifier les choses et dissiper les malentendus afin que chacun puisse se faire sa propre opinion à ce sujet. Tout d’abord, avant d’entrer dans le vif du sujet et afin d’en faciliter la compréhension, il convient d’apporter quelques informations de base sur les hydrocarbures de schistes et la fracturation hydraulique.
Le gaz et le pétrole de schiste (shale gas et shale oil) sont, contrairement à ceux des gisements conventionnels, contenus dans une roche argileuse compacte à perméabilité presque nulle. Les produire dans ces conditions est un défi presqu’impossible qui vient pourtant d’être relevé. Il revient pratiquement à extraire des hydrocarbures à partir d’une roche aussi compacte que du béton. De ce fait, lorsqu’un puits vertical traverse un réservoir schisteux, celui-ci ne peut que difficilement expulser (ou plutôt transpirer) les fluides qu’il emprisonne. Pour obtenir un débit rentable, il faut donc accroître la surface d’intersection puits/schistes que même un puits horizontal, avec une surface des dizaines de fois plus grande, reste lui aussi loin de satisfaire.
Il a fallu attendre l’avènement d’une percée technologique de fracturation dite multi-stage fracking qui, appliquée à un puits horizontal, a permis enfin de se rapprocher du seuil de rentabilité. Un seuil qui n’a pu finalement être franchi qu’avec l’embellie des prix du gaz d’il y a une dizaine d’années.
La technique consiste à orienter un puits horizontal dans une direction particulière afin que les fractures, toujours verticales à ces profondeurs, se forment perpendiculairement au drain horizontal. Il devient possible, de cette façon, de fracturer le puits segment après segment et d’aligner ainsi un grand nombre de fractures sur des distances kilométriques, en une sorte de brochette géante de fractures. Il en résulte alors des dizaines de fractures, plus ou moins parallèles, qui pénètrent profondément à l’intérieur du réservoir schisteux, drainant ainsi des débits et des réserves bien plus élevés, contrairement à un puits vertical où une seule fracture est possible.
L’opération implique l’injection, sous très haute pression, d’une formulation de fluides composée d’eau, d’agents de soutènement (sables ou produits similaires) et d’environ 0.5% de produits chimiques dont certains toxiques. Lors de la fracturation, le sable en suspension dans l’eau pénètre dans les fractures et s’y piège en les empêchant de se refermer sur elles-mêmes, créant de la sorte des drains à travers lesquels le gaz ou le pétrole peut s’écouler en bien plus grande quantité vers le puits. Le nombre élevé de fractures qui sont créées nécessitent d’importants volumes d’eau, allant d’environ 7 000 à 15 000 m3 d’eau par puits.
Enjeux liés aux nappes d’eau de l’Albien et aux hydrocarbures de schistes.
Il est important de rappeler à ce stade que le sous-sol saharien contient d’immenses volumes d’eau douce dans le Continental Intercalaire (CI) ainsi que dans le Continental Terminal (CT), l’essentiel se trouvant dans l’Albien qui s’étend sur plus d’un million de km2 et déborde sur plusieurs pays voisins. Une véritable mer d’eau douce à faible profondeur contenue dans des formations sablo-gréseuses de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur et d’autant plus précieuse qu’elle se trouve dans une des régions les plus arides de la planète.
Le sous-sol saharien contient également d’immenses réserves d’hydrocarbures dans les couches beaucoup plus profondes du Trias et du Paléozoïque. Mais des réserves en voie d’épuisement alors que l’économie du pays reste fortement tributaire de cette ressource qui représente près de 98% de ses exportations. Et voilà qu’on nous annonce que cette rente risque de disparaître bientôt, autour de 2020 pour le pétrole et autour de 2030 pour le gaz, alors que nous ne pouvons pas nous en passer car nous ne sommes pas prêts pour l’après-pétrole.
À ces réserves viennent maintenant s’ajouter de vastes réserves non conventionnelles que sont les hydrocarbures de schistes, potentiellement bien plus importantes. Or c’est précisément autour de ces dates de fin de rente, et pas avant, que les hydrocarbures de schistes pourraient connaître un début de production s’ils s’avèrent exploitables. Ce serait là une chance inespérée qui tomberait au moment où on en aurait le plus besoin et sans laquelle le passage vers une économie d’après-pétrole serait beaucoup plus problématique avec une population qui avoisinera alors les 50 millions.
Nous nous trouvons donc confrontés, si risque de pollution il y a, au dilemme d’avoir à sacrifier une des deux richesses inestimables et indispensables du sous-sol saharien : l’aquifère de l’Albien ou les hydrocarbures de schistes. Par conséquent, la question fondamentale qui se pose à ce point est de savoir s’il y a vraiment risque de pollution. Dans l’affirmative, il faudrait interdire sans hésiter l’exploitation des hydrocarbures de schistes pour préserver les nappes aquifères. Dans la négative, il serait possible de tirer profit de ces deux richesses qui deviendraient complémentaires et non exclusives l’une de l’autre. Sont-elles incompatibles ? Ou au contraire est-il possible de ménager le chou et la chèvre afin de tirer profit des deux ?
L’enjeu est énorme et nous interpelle pour répondre à la préoccupation centrale de savoir si la fracturation hydraulique peut vraiment polluer et épuiser les aquifères.
La fracturation hydraulique peut-elle polluer les aquifères de l’Albien ?
L’argument principal de ceux qui s’opposent au développement des hydrocarbures de schistes est que les fluides de fracturation et les hydrocarbures peuvent, au terme de l’opération, remonter à travers les formations de subsurface jusqu’au niveau de l’Albien et le polluer irrémédiablement. Et même que, dans des cas extrêmes, les fractures elles-mêmes pourraient remonter jusqu’à ces nappes, les pénétrer et les polluer directement.
Or cela est quasiment impossible pour plusieurs raisons. D’abord parce que la distance séparant l’extrémité supérieure des fractures et la base de l’Albien peut atteindre les 2 kilomètres. Qui plus est, cette séparation est constituée d’un empilement de formations lithologiques dont la plupart sont imperméables. C’est le cas des argiles, du sel, de l’anhydrite et des carbonates se présentant sous forme d’une multitude de bancs massifs d’épaisseur métrique à décamétrique absolument étanches sans parler d’une infinité de laminassions de même nature. Ces formations, qui se répètent en une infinité d’intercalations imperméables jusqu’à la base de l’aquifère et même au-delà jusqu’en surface, se comportent comme autant de barrières infranchissables s’opposant à toute migration de fluides, artificiels ou naturels, vers la surface.
On peut même imaginer le cas extrême et hautement improbable d’une fracture se propageant accidentellement à travers ces formations ou par l’intermédiaire d’une faille, jusqu’à pénétrer directement l’aquifère près de deux kilomètres plus haut. Si ce cas impensable pouvait se produire, seul l’extrême bout de la fracture y pénètrerait, ce qui signifie qu’une quantité négligeable de fluide de fracturation y parviendrait.
En outre, lors du dégorgement des puits qui suit toujours les opérations de fracturation, l’aquifère serait lui aussi aspiré et repousserait cette quantité négligeable de fluides polluants vers le puits. Une pareille fracture, ou faille, ne manquera d’ailleurs pas de se colmater rapidement au niveau des bancs d’argile et de sel, relativement plastiques et fluents aux pressions et températures auxquelles ils sont soumis, et tout mouvement de fluides cessera.
En fait, les accidents de cette nature sont pratiquement impossibles grâce à la panoplie de modèles numériques permettant de prévoir, entre autres, la hauteur des fractures avec une bonne précision et d’éviter toute anomalie éventuelle. Sans parler de la microsismique qui permet de suivre en temps réel l’évolution de tous les paramètres de la fracture (en particulier la hauteur) et de prendre pendant l’opération toute mesure d’urgence ou d’arrêt qui s’impose.
On pourra même se passer de ces techniques dans la plus grande partie du bassin saharien car il s’y trouve, au niveau du Trias salifère, une épaisse couche de sel massif de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur située à mi-distance entre les formations de schiste et l’Albien. Cette couche forme une barrière absolument infranchissable à toute fracture quelles que soient ses dimensions car celle-ci viendrait tout simplement y mourir étouffée par le sel.
Enfin, il existe un argument géologique de poids prouvant qu’aucune fracture ou migration de fluides ne peut, ni n’a pu, atteindre l’Albien. En effet, si tel était le cas, les hydrocarbures auraient pu migrer vers la surface au cours des temps géologiques, au lieu de rester piégés là où ils sont, et aujourd’hui on trouverait des gisements d’hydrocarbures dans l’Albien lui-même. Il en aurait été de même pour les eaux saturées en sel des aquifères profonds qui auraient transformé la nappe d’eau douce de l’Albien en mer d’eau salée. Tout se passe comme si mère nature s’était elle aussi mise de la partie pour protéger jalousement ses aquifères en empêchant les intrus les plus obstinés de s’y rapprocher.
Pour conclure ce chapitre, nous pouvons dire que les risques de pollution des nappes aquifères par les fluides de fracturation sont quasiment nuls. Et ces risques pourraient être rapprochés encore d’avantage du risque zéro par les agences de régulation en imposant une distance minimum de sécurité, à définir pour chaque secteur, entre l’extrémité supérieure de la fracture et la base de l’Albien. Par exemple 500 m ou plus.
Tous les secteurs où cette distance serait inférieure au minimum requis devraient tout simplement être déclarés zones interdites à la fracturation hydraulique en attendant que des techniques plus sûres soient développées. On pourra d’ailleurs se passer facilement de ces zones vu l’immensité du domaine minier algérien.
Enfin, tout ce qui vient d’être dit ne concerne, bien entendu, que la fracturation hydraulique. Pour le reste, l’exploitation des hydrocarbures de schistes est, malheureusement, tout aussi polluante que celle des hydrocarbures conventionnels mais ni plus ni moins. Nous y reviendrons.
Fracturation hydraulique et volumes d’eau requis
Un des gros problèmes de la fracturation hydraulique multi-stage réside dans les énormes volumes d’eau qui doivent être mobilisés pour les besoins de l’opération. Chaque puits en consomme environ 7 000 à 15 000 m3 d’où une forte réticence devant un usage perçu comme un gaspillage dans une région en manque d’eau.
Mais au fait manque-t-il de l’eau dans le bassin saharien ?
D’après les évaluations de l’ANRH (Agence nationale des ressources hydrauliques), les réserves d’eau du bassin saharien se situent entre 40 000 et 50 000 milliards de m3. Quant aux capacités de production, elles sont estimées à 6 535 millions de m3/an avec un soutirage actuel de 2 748 millions de m3/an pour les besoins agricoles, industriels et autres, ce qui laisse un surplus de 4 070 millions de m3/an pour des activités supplémentaires.
Sur la base de 15 000 m3 par puits, il faudra 15 millions de m3 pour 1000 puits et 150 millions de m3 pour 10 000 puits, soit respectivement 0,00003% et 0,0003% des réserves en place. S’ils sont forés à raison de 200 puits par an, la consommation totale s’élèvera à 3 millions de m3/an, ce qui représente 0,073% du surplus disponible annuellement.
M. T .
Ingénieur, ancien directeur à Sonatrach
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Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress
Jungwook Yang1, Joseph W. Kloepper2 and Choong-Min Ryu1,3
1Systems Microbiology Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), Daejeon 305-806, South Korea
2Department of Entomology and Plant Pathology, Auburn University, Auburn, AL 36849, USA
3Field of Functional Genomics, University of Science and Technology, Daejeon 305-666, South Korea
Plant-growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are associated with plant roots and augment plant pro-ductivity and immunity; however, recent work by
several groups shows that PGPR also elicit so-called ‘induced systemic tolerance’ to salt and drought. As we discuss here, PGPR might also increase nutrient uptake from soils, thus reducing the need for fertilizers and preventing the accumulation of nitrates and phos- phates in agricultural soils. A reduction in fertilizer use would lessen the effects of water contamination from fertilizer run-off and lead to savings for farmers.
Introduction Plant-growth-promoting rhizobacteria (PGPR) colonize the rhizosphere of many plant species and confer beneficial effects, such as increased plant growth and reduced susceptibility to diseases caused by plant pathogenic fungi, bacteria, viruses and nematodes [1]. Some PGPR also elicit physical or chemical changes related to plant defense, a process referred to as ‘induced systemic resistance’ (ISR)
[2]. ISR elicited by PGPR has suppressed plant diseases caused by a range of pathogens in both the greenhouse and
field [1,2]. However, fewer reports have been published on PGPR as elicitors of tolerance to abiotic stresses, such as
drought, salt and nutrient deficiency or excess. The subject of PGPR-elicited tolerance to heavy metals has been
reviewed recently [3,4], so it is excluded from this discus-sion. Here, we propose the term ‘induced systemic toler- ance’ (IST) for PGPR-induced physical and chemical changes in plants that result in enhanced tolerance to abiotic stress, and we review recently published work
related to this subject. Biotic stress is excluded from IST because conceptually it is part of biological control and
induced resistance.
Bacterial effects on thirsty plants Drought stress limits the growth and productivity of crops, particularly in arid and semi-arid areas [5]. Early studies
on IST to drought [6] reported that inoculation with the PGPR Paenibacillus polymyxa enhanced the drought tol-erance of Arabidopsis thaliana. RNA differential display on parallel RNA preparations from P. polymyxa-treated and untreated plants revealed that mRNA transcriptions of a drought-response gene, EARLY RESPONSIVE TO DEHYDRATION 15 (ERD15), were also augmented.
Another PGPR strain, Achromobacter piechaudii ARV8, Corresponding author: Ryu, C.-M. (Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.).
which produces 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase, conferred IST to drought stress in pepper (Capsicum annuum L.) and tomato (Solanum lycopersicum L.) plants [7]. Under stress conditions, including drought, the plant hormone ethylene endogenously regulates plant homeostasis and results in reduced root and shoot growth [8]. However, degradation of the ethylene precursor ACC
by bacterial ACC deaminase releases plant stress and rescues normal plant growth [8].
Recent efforts to apply these results to greenhouse and field situations include using mixtures of PGPR strains with symbiotic nitrogen-fixing rhizobia [9] or with mycor-rhizal fungi [10]. The rhizobia are sensitive to drought stress, resulting in a significant decrease of N2 fixation when faced with low soil-water content. Under drought stress, co-inoculation of bean (Phaseolus vulgaris L.) with Rhizobium tropici and two strains of P. polymyxa resulted
in augmented plant height, shoot dry weight and nodule number [9]. Interestingly, the effect on IST and increased nodule number was greater when a mix of two strains of P. polymyxa was applied than when one strain was applied, suggesting some synergistic effects from the use of strain
mixtures.
Investigations into how drought stress affects plant hormone balance revealed an increase in abscisic acid (ABA) content in the leaves, indicating that the reduction of endogenous cytokinin levels magnifies ABA content, eliciting stomata closure [9,11] (Figure 1). The cytoki-nin–ABA antagonism might be the result of metabolitic interactions because they share a common biosynthetic origin [11]. It will be interesting to determine whether cytokinin produced by P. polymyxa affects ABA signaling of plants or rhizobia-elicited nodulation [6,9].
Co-inoculation of lettuce (Lactuca sativa L.) with PGPR Pseudomonas mendocina and arbuscular mycorrhizal fungi (Glomus intraradices or G. mosseae) augmented an antioxidant catalase under severe drought conditions, suggesting that they can be used in inoculants to alleviate
the oxidative damage elicited by drought [10] (Figure 1).
Help from bacteria for salty plants Soil salinity in arid regions is frequently an important limiting factor for cultivating agricultural crops. Although
many technologies have been implicated in the improve-ment of salt tolerance, only PGPR-elicited plant tolerance against salt stress has been previously studied. In one study [12] the ethylene content in tomato seedlings exposed to high salt was reduced by application of Achro-
mobacter piechaudii, indicating that bacterial ACC dea-1Update
Trends in Plant Science Vol.14 No.1
Figure 1. IST elicited by PGPR against drought, salt and fertility stresses underground (root) and aboveground (shoot). Broken arrows indicate bioactive compounds
secreted by PGPR; solid arrows indicate plant compounds affected by bacterial components. Some PGPR strains, indicated in red on the plant roots, produce cytokinin and
antioxidants such as catalase, which result in ABA accumulation and ROS degradation, respectively [9,10]. Degradation of the ethylene precursor ACC by bacterial ACC
deaminase releases plant stress and rescues normal plant growth under drought and salt stresses [10,12]. The volatiles emitted by PGPR downregulate hkt1 expression in
roots but upregulate it in shoot tissues, orchestrating lower Na+ levels and recirculation of Na+ in the whole plant under high salt conditions [13]. Production by PGPR of IAA
or unknown determinants can increase root length, root surface area and the number of root tips, leading to enhanced uptake of nitrate and phosphorous [16–18].
Abbreviations: ABA, abscisic acid; ACC, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate; HKT1, high-affinity K+ transporter 1; IAA, indole acetic acid; IST, induced systemic tolerance;
PGPR, plant-growth-promoting rhizobacteria; ROS, reactive oxygen species.
minase was functional. A. piechaudii, which produces
ACC, increased the growth of tomato seedlings by as much
as 66% in the presence of high salt contents. IST to salt
stress was also noted in a new study with Arabidopsis [13]
using Bacillus subtilis GB03, a species that has previously
been used as a commercial biological control agent. Inter-
estingly, some of the volatile organic compounds (VOCs)
that are emitted from B. subtilis GB03 [14] (Figure 1) are
bacterial determinants involved in IST.
Among the 600 Arabidopsis genes isolated by transcrip-
tome analysis, transcriptional expression of HIGH-AFFI-
NITY K+ TRANSPORTER 1 (HKT1), which controls Na+
import in roots, was decreased. HKT1 has been shown to
adjust Na+ and K+ levels differentially, depending on the
plant tissue. Exposure of an athkt1 mutant to bacterial
VOCs not only resulted in typical salt-stress phenotypes,
such as stunting, but also led to the inhibition of seedling
growth. Transcriptional validation revealed that bacterial
VOCs downregulated HKT1 expression in roots, but upre-
gulated it in shoot tissues, thereby orchestrating lower Na+
levels in the whole plant. Furthermore, there is no differ-
ence in IST to salt stress in the Na+-export mutant salt
overly sensitive3 (sos3), suggesting that HKT1 functions in
shoots to retrieve Na+ from the xylem, thereby facilitating
shoot-to-root Na+ recirculation. Overall, plant perception
2
of bacterial VOC causes a tissue-specific regulation of
HKT1 that controls Na+ homeostasis under salt stress.
Bacterial help with fertility and nutrient uptake
Another abiotic stress that plants face is obtaining ad-
equate soil nutrients. Although soil fertilization is typically
required for agricultural production, it can cause nitrate
and phosphate accumulation that eventually contaminates
surface and ground waters. Phosphate run-off is associated
with eutrophication of surface waters, resulting in
increased fish mortality [15]; in addition, nitrogen run-
off from US agriculture into the Mississippi River is linked
to oxygen starvation in the Gulf of Mexico, creating ‘dead
zones’ where shrimp and fish populations are greatly
reduced [15]. These environmental impacts of fertilization
can be attributed, in part, to low uptake efficiency by crops.
For example, phosphorous is highly reactive with iron,
aluminium and calcium in soils, which can result in pre-
cipitation of up to 90% of the soil phosphorous [16], thus
making it largely unavailable to plants.
PGPR have promise as components in approaches for
maintaining adequate plant nutrition and reducing the
negative environmental effects of fertilizers. Plant growth
promotion by some PGPR has been associated with the
solubilization and increased uptake of phosphate [16].Update
PGPR have also been reported to affect nitrate uptake by
plants [17,18].
In addition to causing increases in general plant growth,
some PGPR promote root development [17] and alter root
architecture by the production of phytohormones such as
indole acetic acid (IAA) [19] (Figure 1), resulting in
increased root surface area and numbers of root tips. Such
stimulation of roots can aid plant defense against patho-
gens and can also relate to IST. Given that root tips and
root surfaces are sites of nutrient uptake, it is likely that
one mechanism by which PGPR lead to increased nutrient
uptake is via stimulation of root development. It has also
been suggested that PGPR increase plant uptake of
mineral ions via stimulation of the proton pump ATPase
[17], although experimental evidence for this is lacking.
Owing to the environmental problems discussed above
and the increasing prices of fertilizers, there is a push
from farmers worldwide to reduce fertilizer levels below
those recommended for optimum yields; however, such
reductions would represent an abiotic stress on plants.
Hence, several studies are now testing the hypothesis that
PGPR might enable agricultural plants to maintain pro-
ductivity with reduced rates of fertilizer application, and
the preliminary results are promising. For example, in one
field study with wheat (Triticum aestivum L.) [20], the
yield for plants that were given 75% of the recommended
amount of N-P-K fertilizer plus a PGPR strain was equiv-
alent to the yield for plants that were given the full amount
of fertilizer but without PGPR. In another study on tomato
[21], the dry weight of tomato transplants grown in the
greenhouse was significantly greater with two PGPR
strains and 75% fertilizer than with the full amount of
fertilizer and without PGPR; after transplanting to the
field, yields with some combinations of PGPR and mycor-
rhizal fungi at 50% recommended field fertilization were
greater than the yield of the 100% fertilizer control without
microbes.
Another current hypothesis is that PGPR, used as com-
ponents of integrated nutrient management systems, can
help reduce the build up of nutrients in fertilized soils.
Support for this hypothesis was presented in a recent
report [18] of a three-year field study on maize that eval-
uated PGPR with and without mycorrhizal fungi, manure
and inorganic fertilizer, as well as with and without tillage.
Significant increases in grain yield from microbial treat-
ments were accompanied by increased nitrogen content per
gram of grain tissue and removal of significantly higher
amounts of nitrogen, phosphorous and potassium. There-
fore, within the tested nutrient management system,
PGPR contributed significantly to reducing nutrient build
up in the soil. Many current studies are underway that will
further define the utility of PGPR in nutrient management
strategies aimed at reducing fertilizer application rates
and nutrient runoff from agricultural sources.
Perspectives
PGPR-elicited IST can aid the growth of crops in envir-
onmentally unfavorable conditions. More investigations
into the mechanisms by which PGPR elicit tolerance to
specific stress factors should improve the use of IST
in agriculture by enabling the optimization of microbial
Trends in Plant Science
Vol.14 No.1
mixtures for the production of specific bacterial determi-
nants (e.g. cytokinin, antioxidants, ACC deaminase, VOCs
and IAA).
Improved plant nutrition with PGPR might or might not
be due to IST as defined here. For example, if increased
nutrient content in plants results from enhanced nutrient
uptake, IST is operable because physical or chemical
changes in the plant caused by PGPR are ultimately respon-
sible, as occurs when PGPR stimulate root development.
However, PGPR could increase nutrient availability with-
out directly affecting plants. Although this would also result
in greater nutrient levels in plants, it would not be explained
by IST. Future investigations into each case where PGPR
affect plant nutrition will elucidate this point.
The field of PGPR-elicited ISR should now focus on two
directions. First, more studies are needed to demonstrate
that PGPR cause a range of crops to be tolerant to various
environmental stresses. In addition, studies are needed to
elucidate the signal transduction pathways that result
from treatment of plants with PGPR under stress con-
ditions. Only then will the full benefits of PGPR be under-
stood.
Acknowledgements
́rez for critical reading and valuable comments on
We thank Camilo Ramı
the article. Financial support was received from the 21C Frontier
Microbial Genomics and Application Center Program, Ministry of
Education, Science and Technology, Biogreen21, Rural Development
Administration, Agricultural R and D Promotion Center (ARPC) and
KRIBB initiative program, South Korea.
References
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Le temps des énergies renouvelables
Le temps des énergies renouvelables a une redéfinition des besoins et des modes de consommation, car les risques d'épuisement des ressources non renouvelables tels que le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont largement exploités . Les énergies renouvelables ont de grandes ressources en énergies fossiles, mais également un potentiel important en énergies renouvelables énergie solaire, géothermie, biomasse, énergie éolienne et électricité hydraulique . Une utilisation massive des énergies renouvelables est envisagée en Algérie, car la part de ces énergies dans le bilan énergétique national pour les prochaines années a atteint un niveau élevé de demande d'énergie, particulièrement pour l'électricité(2) . Par ailleurs, la pression environnementale mondiale sur le champ économique et social, est exercée à travers les conventions internationales, les normes et les directives contraignantes, particulièrement dans le domaine des énergies fossiles à l'utilisation des énergies renouvelables. La loi algérienne du 28 juillet 1999 sur la maîtrise de l'énergie à la promotion des énergies renouvelables à la mise en place d'une industrie des énergies renouvelables La loi sur les énergies renouvelables, votée en 2004, fixe à 10% la part du solaire et de l'éolien dans le bilan énergétique national à atteindre en 2020|à une concurrence des autres sources d'énergies, notamment les énergies renouvelables avec le pétrole et le gaz d'ici 2020, compte tenu de l'effondrement prévisible de la filière nucléaire Les investissements pour les énergies renouvelables intéressé aux énergies renouvelables en Algérie, où une véritable révolution de plus en plus d'investisseurs du secteur privé, car le marché des énergies renouvelables un créneau particulier, notamment dans l'énergie solaire thermique Énergies nouvelles et partenariat annoncé par le biais du ministère de l'Energie et des Mines le lancement d'un programme ambitieux pour les énergies nouvelles à hauteur de 30 à 40% des énergies renouvelables dans la production globale d'énergie nécessaire pour la production de 22 000 mégawatts d'électricité de sources renouvelables, notamment le solaire et l'éolienne, pour le marché intérieur avec le développement des énergies vertes Le programme des énergies renouvelables, dévoilé par les responsables du secteur Le partenariat dans le domaine des énergies renouvelables quelque chose au programme national de développement des énergies renouvelables|l'envol d'un partenariat à long terme avec les initiateurs de ce projet d'énergie solaire affirmé le ministre de l'Energie et des Mines devant le premier responsable de Desertec Selon le ministre de l'Energie, «ce partenariat en train d'étudier la possibilité de participer au financement des projets de production d'énergie renouvelable dans les pays de la rive sud de la Méditerranée, destinés à l'exportation tout juste de déterminer les formes d'un partenariat gagnant-gagnant dans le secteur des énergies renouvelables en clarifiant les conditions juridiques et les aspects commerciaux par une approche pragmatique et progressive qualifiées d'énergie d'avenir au motif énergies traditionnelles, les énergies renouvelables pour vocation, à terme, à compléter les énergies fossiles sur la capacité de l'homme de tirer profit des énergies renouvelables, signe de responsabilité et de développement durable|L'intérêt pour ces énergies, présentées souvent comme nouvelles Face aux perspectives de réchauffement climatique, de rareté à moyen et long termes des énergies fossiles et corrélativement de l'augmentation de leur coût, un champ d'investigation scientifique nouveau logique, si la question des énergies renouvelables le droit des énergies renouvelables opportun, voire nécessaire, d'adopter une approche juridique dans les études sur les énergies renouvelables pour voir quelles les règles de droit applicables à ces énergies et tenter de répondre à toutes les questions Les énergies renouvelables, éolienne terrestre ou en off-shore, solaire thermique ou photovoltaïque, hydraulique et biomasse ces énergies renouvelables applicables aux autres énergies exceptionnel, la règle de droit, en général, étant, en effet, le plus souvent adaptée à la spécificité de ces énergies et aux problématiques nouvelles sur le droit des sources d'énergies renouvelables pour déterminer le statut juridique de la ressource, son cadre juridique d'exploitation en prenant en compte le droit du sol et le droit de l'environnement Le droit du marché des énergies renouvelables pour déterminer le soutien public aux énergies renouvelables et la fixation de la planification du développement des énergies renouvelables, en fonction de l'action sur l'offre et la demande en énergies renouvelables ces énergies renouvelables, à partir de lois et règlements élaborés installés et les interconnexions possibles avec l'Europe demanderesse d'énergie|L'élaboration d'un droit des énergies renouvelables fondamentale pour pouvoir cerner ce secteur vital en pleine expansion, appelé à compléter le secteur traditionnel des énergies fossiles, pétrole et gaz Le besoin de l'Algérie de légiférer dans le domaine des énergies renouvelables L'exploitation industrielle des sources renouvelables d'énergies étant nouvelles Dans de nombreux pays, le droit de l'énergie un vide juridique ostensible dans le domaine des énergies renouvelables et des économies d'énergie|l'exploitation du pétrole, du gaz naturel et du charbon, l'encouragement de l'utilisation de l'énergie nucléaire, ainsi qu'aux systèmes Aujourd'hui, le besoin de développer les énergies renouvelables état de la réglementation sur l'énergie possible de parvenir à une résolution efficace des problèmes posés par les changements climatiques sans que l'utilisation mondiale de l'énergie un rôle éminemment important, sans pour autant remplacer les autres moyens de promouvoir les nouvelles énergies telles que l'éducation, les mesures fiscales et les progrès technologiques énergies nouvelles en engageant des réformes juridiques de fond, nécessaires pour envisager le long terme et créer un cadre juridique, stable et durable dont les générations futures engagé à atteindre dans le domaine des énergies renouvelables lors de la conférence internationale sur l'énergie tenue à Alger le 4 novembre 2012, le ministre algérien de l'Energie et des Mines affirmé que «la consommation nationale d'énergie Thèse de doctorat d'Etat en sciences économiques,