Action succédanée de Bacteroidota et Firmicutes dans la décomposition des polymères de paille dans un sol de rizière

CONTEXTE : La décomposition de la biomasse végétale est vitale pour le cycle du carbone dans les écosystèmes terrestres. Dans les sols saturés d'eau, y compris les rizières et les zones humides naturelles, la dégradation de la biomasse végétale génère la plus grande source naturelle d'émissions de méthane à l'échelle mondiale. Cependant, le processus complexe de dégradation de la biomasse végétale par divers microorganismes du sol reste mal caractérisé. Nous rapportons ici une enquête chimique et métagénomique sur le mécanisme de décomposition de la paille dans un sol de rizière. RÉSULTATS : L'analyse chimique d'une incubation de microcosme de sol de 16 jours a révélé que la décomposition de la paille pouvait être divisée en deux étapes basées sur la dynamique du méthane, des acides gras à chaîne courte, du carbone organique dissous et des monosaccharides. L'analyse métagénomique a révélé que l'abondance relative des gènes codant pour des hydrolases glucosides (HG) pour la décomposition de la cellulose augmentait rapidement pendant la première étape (3 à 7 jours), tandis que les gènes impliqués dans la décomposition de l'hémicellulose augmentaient dans la dernière étape (7 à 16 jours). L'augmentation des gènes HG de cellulose à l'étape initiale provenait principalement des Firmicutes, tandis que les Bacteroidota contribuaient principalement à l'augmentation ultérieure des gènes HG d'hémicellulose. Les gènes d'assemblage de flagelles étaient prévalents chez les Firmicutes mais rares chez les Bacteroidota. La voie de Wood-Ljungdahl (WLP) était présente dans les Firmicutes mais non détectée chez les Bacteroidota. Dans l'ensemble, les Bacteroidota contenaient la plus grande proportion de GHs totaux et le plus grand nombre de clusters de gènes d'enzymes actives sur les carbohydrates dans nos métagénomes de sol de rizière. La forte capacité du phylum Bacteroidota à dégrader les polymères de paille était spécifiquement attribuée aux ordres Bacteroidales et Chitinophagales, ce dernier n'ayant pas été reconnu auparavant. CONCLUSIONS : Cette étude a révélé une contribution séquentielle collaborative des taxes microbiennes et des gènes fonctionnels à la décomposition des résidus de paille dans un sol de rizière. Les Firmicutes, avec la propriété de mobilité, WLP et décomposition de la cellulose, pourraient être principalement impliqués dans la dégradation initiale des polymères de paille, tandis que les Bacteroidota devenaient abondants et éventuellement responsables de la décomposition des polymères hémicellulosiques durant la phase ultérieure.