Team leader: Marc Buée

The ‘Ecogenomics of Interactions’ Lab is one of the three teams of the ‘Tree-Microbe Interactions’ Department. Our group is conducting research on the biology and ecology of tree-associated microorganisms in forest ecosystems.

Our group seeks to explore and understand the network of genes, proteins, metabolites, and environmental signals that lead to the complex ectomycorrhizal symbiosis in forest trees. We are investigating the role of mycorrhizal and saprophytic fungi in organic matter degradation and necromass turn-over. We are also investigating the molecular interactions between foliar rust and poplar (Transverse project with the Ecology and Redox teams). Interactions between rhizospheric bacteria and ectomycorrhizal mycelium, bacteria/bacteria are studied to assess the mechanisms involved and their role in nutrient cycling in forest ecosystems (e.g. mineral weathering) and tree nutrition. Several research projects are dealing with the ecology of populations and communities of ectomycorrhizal fungi.

Our research initiative aimed to decipher the complex tree-fungus-bacteria systems engages disciplines across the laboratory. In particular, it draws on programs in comparative and functional genomics, biochemistry, bioinformatics, environmental microbiology and ecology.

Our approach relies upon the most recent genomics and metagenomics techniques and focuses on black cottonwood, Populus trichocarpa, the ectomycorrhizal basidiomycete Laccaria bicolor, and the (mycor)rhizospheric bacteria such as Pseudomonas, Collimonas and Caballeronia as the reference organisms.

Harnessing the capabilities of microbial systems by understanding interactions at genomic, physiological, organism, and community levels will lead to better sustainable forest ecosystems.

Projet de recherche (french) – équipe « Ecogénomique des Interactions »

Les arbres sont confrontés à des contraintes et des perturbations multiples (climatiques, anthropiques, biologiques) qui les conduisent à s’adapter i) à une faible biodisponibilité des nutriments, ii) à un accès limité à l’eau et iii) aux agressions répétées et croissantes d’agents pathogènes. Au cours de l’évolution, les arbres ont développé des partenariats privilégiés avec les communautés microbiennes de leur environnement, en enrichissant leurs microbiotes d’espèces facilitant leur adaptation aux contraintes du milieu. Dans les forêts tempérées et boréales, c’est le cas de la symbiose ectomycorhizienne (ECM), qui constitue une remarquable illustration de ce partenariat évolutif entre les arbres et des champignons biotrophes mutualistes. Par ailleurs, le voisinage du système racinaire de l’arbre est aussi enrichi par d’autres assemblages microbiens complexes (bactéries, champignons) qui participent également à l’accès aux ressources nutritives contenues dans les différentes strates, organiques et minérales, du sol. Enfin, d’autres champignons biotrophes, comme les endophytes, mais aussi certaines espèces pathogènes pour l’hôte, se sont perfectionnés pour exploiter les ressources de l’arbre sans se faire détecter, afin de maintenir une interaction suffisamment durable.

C’est dans ce contexte que l’équipe « Ecogénomique des Interactions » étudie les mécanismes moléculaires contrôlant les interactions biotiques et abiotiques de l’arbre et de son cortège microbien avec leur environnement (microbiote fongique et bactérien). Aujourd’hui, les recherches de l’équipe s’inscrivent plus que jamais dans de nouveaux défis sociétaux visant à accompagner la transition des écosystèmes forestiers en vue de leur adaptation aux climats futurs, de leur persistance face aux perturbations anthropiques de leur habitat (intensification des modes de gestion), et de leur contribution à l’atténuation des changements climatiques.

Ces dernières années, la vision prospective que nous avions déjà sur l’importance du microbiote dans la croissance et la santé des arbres, nous oblige à aller au-delà de l’analyse descriptive des génomes, des espèces et des communautés, et à progresser dans la compréhension des processus moléculaires et écologiques qui sous-tendent l’adaptation des arbres et des communautés microbiennes associées aux contraintes anthropiques et climatiques.

Le programme scientifique que nous proposons vise i) à poursuivre l’acquisition et l’analyse de nouvelles ressources génomiques afin de compléter notre connaissance de l’organisation et de l’évolution des génomes et de leur expression pour identifier des indicateurs de traits adaptatifs et/ou évolutifs des espèces (axe 1) ; ii) à déchiffrer les mécanismes moléculaires qui régissent le continuum des interactions entre le sol, les bactéries, les champignons et les arbres, en considérant différentes interfaces de l’arbre telles que l’endosphère, la rhizosphère et la phyllosphère (axe 2) et iii) à améliorer notre compréhension des interactions fonctionnelles entre les arbres et les communautés microbiennes forestières, à l’échelle de l’écosystème (axe 3). Le séquençage à grande échelle des génomes de champignons et de bactéries permet aussi de constituer une ressource fondamentale pour l’étude de l’évolution des interactions plantes-microbes et, plus largement, la régulation des mécanismes moléculaires du microbiote forestier. Couplées à des approches méta-omiques ou de génétique microbienne, ces ressources génomiques nous permettent également de comprendre comment certaines composantes des communautés microbiennes, dialoguent avec l’arbre, contribuent à la santé de l’hôte et accèdent aux nutriments piégés dans les minéraux du sol ou la matière organique en décomposition ; et en retour comment l’arbre dialogue et fonctionne avec son microbiote.

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