Offre_stage_M2_rhizodéposition_du_sorgho

Contexte, enjeux et objectif du stage

Le secteur agricole est responsable aujourd’hui d’un cinquième des émissions anthropogéniques de gaz à effet de serre à l’origine du dérèglement climatique (Lee et al., 2023). Les agroécosystèmes représentent pourtant un potentiel de séquestration du carbone important, en particulier via l’augmentation des stocks de carbone dans les sols agricoles (Dignac et al., 2025). Un levier d’action possible consiste à sélectionner des espèces végétales capables de libérer une quantité importante de carbone dans le sol pendant la culture. La rhizodéposition, c’est-à-dire le relargage de toute forme de matière organique par les racines vivantes des plantes, est en particulier perçue comme un processus déterminant pour la séquestration du carbone dans les sols et pour l’adaptation des cultures aux changements globaux (Jones et al., 2009; Sokol et al., 2019). Elle jouerait également un rôle significatif dans la communication souterraine et les échanges de nutriments entre plantes et organismes du sol. Cependant, l’évolution de la quantité et de la qualité des rhizodépôts en fonction du stade de croissance ou de la profondeur dans le sol pour une espèce donnée reste très mal comprise, notamment en raison des difficultés méthodologiques fortes liées à la quantification de la rhizodéposition (Oburger & Jones, 2018). La variabilité des capacités de rhizodéposition entre génotypes au sein d’une même espèce demeure également mal documentée.

Le sorgho (Sorghum bicolor) représente une céréale essentielle dans l’alimentation de plus de 300 millions de personnes (Lamb, et al., 2022). Son utilisation tant pour la production de grains que de fourrage ainsi que sa tolérance à la sécheresse en font aujourd’hui une culture d’avenir, aussi bien dans les pays du Nord que du Sud. Dans le cadre du projet RhizoSeqC financé dans le cadre du PEPR FairCarboN, différentes lignées de sorgho ont récemment été sélectionnées sur la base de la quantité de sol adhérent aux racines, utilisé comme un proxy de la capacité de rhizodéposition de la plante (Ndour et al., 2022). L’enjeu de ce stage est désormais d’estimer la rhizodéposition totale de deux lignées contrastées de sorgho, en se basant sur des mesures en rhizotrons couplées à une simulation numérique de la rhizodéposition via un modèle mécaniste. L’analyse des résultats expérimentaux obtenus par le/la stagiaire lui permettra de :

1.     quantifier localement la rhizodéposition à différents endroits du système racinaire et pour différents stades de croissance chez deux lignées de sorgho,

2.     évaluer la robustesse des liens entre rhizodéposition et quantité de sol adhérent aux racines,

3.     déterminer les paramètres d’un modèle mécaniste propres à chaque lignée testée, afin de simuler la rhizodéposition totale à l’échelle de l’ensemble du système racinaire.

Contenu du stage

Une expérimentation de croissance en rhizotrons sera menée dans les chambres de culture climatisées du laboratoire EcoSys, sur deux lignées de sorgho contrastées. Les plantes seront cultivées sur une durée de quelques semaines dans un sol naturel (Arenosol), dans des rhizotrons plans (45 x 150 cm) spécialement conçus afin de permettre à la fois le suivi dynamique de l’architecture racinaire ainsi que la collecte et l’analyse des rhizodépôts émis à la surface des racines visibles à l’aide de pièges à rhizodépôts. Des essais complémentaires en rhizotrons et/ou en pots pourront être imaginés par le/la stagiaire, notamment pour examiner les liens possibles entre rhizodéposition, quantité de sol adhérent et densité de poils racinaires. Ces résultats expérimentaux permettront de déterminer i) les traits caractéristiques de l’architecture racinaire du sorgho au stade végétatif, ii) l’évolution de la rhizodéposition chez le sorgho dans l’espace (e.g. le long des racines) et dans le temps (e.g. selon l’âge des racines ou de la plante). Les données acquises serviront à paramétrer le modèle de rhizodéposition RhizoDep (Rees et al., 2025) pour simuler la dynamique de la rhizodéposition totale chez les deux lignées de sorgho.

Ce stage s’inscrit par ailleurs dans le cadre du projet de recherche RhizoSeqC dans lequel d’autres expérimentations impliquant les mêmes lignées de sorgho et le même sol sont prévues. Le stage bénéficiera ainsi de riches échanges scientifiques avec les différents partenaires du projet spécialistes en agronomie, génétique et biogéochimie du sol.

Compétences recherchées

·       Master 2 ou équivalent en Ecophysiologie végétale, Science du Sol ou Sciences agronomiques

·       Première expérience dans la conduite d’expérimentations végétales souhaitée ; un goût pour l’expérimentation est fortement recommandé

·       Autonomie, rigueur

·       Capacité à travailler en équipe

·       Capacité rédactionnelle (français, anglais)

·       Maîtrise des outils statistiques et traitement des données (Excel, R)

Modalités d’accueil

Le stage se déroulera à INRAE, au sein de l’équipe Ecophysiologie et Physicochimie des Interactions Biosphère-Atmosphère de l’UMR EcoSys. Le/la stagiaire sera encadré(e) par Frédéric Rees, chargé de recherche INRAE spécialisé dans la caractérisation et la simulation des flux de matière organiques des racines vers le sol. Le stage bénéficiera aussi de l’appui de l’équipe technique pour la conduite des expérimentations et d’équipements de pointes disponibles sur place (e.g. phytotrons PhAIRE, analyses de métabolites en GC-MS).

Durée : 5 à 6 mois, démarrage en février ou mars 2027

Rémunération : Environ 650 € par mois (+ 75% des frais de transport en commun, le cas échéant)

Lieu : UMR EcoSys, Campus AgroParisTech, 22 place de l’Agronomie, 91120 Palaiseau. Le laboratoire est localisé sur le plateau de Saclay. Il est desservi par le métro 18 et deux lignes de bus depuis la gare RER de Massy-Palaiseau, ainsi qu’un bus navette depuis Paris. Il est également situé à 20 min à pied de la gare RER B du Guichet (Orsay).

Procédure de sélection : Examen d’un CV et d’une lettre de motivation, puis entretien oral

Contact : Frédéric Rees (frederic.rees@inrae.fr)
 

Références bibliographiques

Dignac M-F, Barre P, Basile-Doelsch I, Cecillon L, Chabbi A, Crème A, Fontaine S, Henneron L, Janot N, Lashermes G, et al. 2025. Stockage de carbone dans les sols : comprendre les controverses et les défis de recherche sur les mécanismes pour conseiller les opérationnels et les décideurs sur les pratiques de séquestration de carbone. Étude et Gestion des Sols 32: 41.

Jones DL, Nguyen C, Finlay RD. 2009. Carbon flow in the rhizosphere: carbon trading at the soil–root interface. Plant and Soil 321: 5–33.

Lee H, Calvin K, Dasgupta D, Krinmer G, Mukherji A, Thorne P, Trisos C, Romero J, Aldunce P, Barret K, et al. 2023. Synthesis report of the IPCC Sixth Assessment Report (AR6), Longer report. IPCC. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

Ndour PMS, Hatté C, Achouak W, Heulin T, Cournac L. 2022. Rhizodeposition efficiency of pearl millet genotypes assessed on a short growing period by carbon isotopes (δ¹³C and F¹⁴C). SOIL 8: 49–57.

Oburger E, Jones DL. 2018. Sampling root exudates – Mission impossible? Rhizosphere 6: 116–133.

Rees F, Gérault T, Gauthier M, Barillot R, Richard-Molard C, Jullien A, Chenu C, Pradal C, Andrieu B. 2025. Deciphering spatiotemporal patterns of rhizodeposition with a functional-structural root model: RhizoDep. Plant and Soil 516: 777–795.

Sokol NW, Kuebbing SE, Karlsen-Ayala E, Bradford MA. 2019. Evidence for the primacy of living root inputs, not root or shoot litter, in forming soil organic carbon. New Phytologist 221: 233–246.