Vers une compréhension des facteurs multi-échelle contrôlant la diversité et le cycle de lazote dans les microbiomes associés aux bryophytes
J-37
Doctorat Doctorat complet
Occitanie
- Disciplines
- Laboratoire
- UMR 5300 CRBE - Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement
- Institution d'accueil
- UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Description
Les activités humaines affectent lenvironnement dune manière sans précédent, avec des effets négatifs démontrés tant sur la biodiversité que sur le fonctionnement des écosystèmes. Cependant, une compréhension mécanistique du lien entre biodiversité et fonction nécessaire pour prédire la manière dont les écosystèmes sadapteront à des conditions environnementales fluctuantes demeure difficile à atteindre, en raison de la forte redondance fonctionnelle caractéristique des microbiomes, ainsi que de notre manque de connaissances sur la régulation microbienne dans un contexte environnemental complexe.Ce projet vise à mieux comprendre le lien causal entre la structure et lactivité des microbiomes environnementaux dans un contexte de changements globaux (climatiques, pollution). Plus précisément, le doctorant utilisera des échantillons de bryophytes modèle, facile à manipuler, en conditions naturelles et dans le cadre dexpériences de perturbation, afin détudier le couplage entre les modifications des dépôts atmosphériques (métaux, composés azotés) dues à la proximité dactivités humaines (routes, terres agricoles, zones urbaines) et des activités microbiennes biogéochimiques clés du cycle de lazote (N). Nous nous intéressons en particulier à la production et à la consommation de protoxyde dazote (N₂O), un puissant gaz à effet de serre, ainsi quà la fixation biologique de lazote, qui permet la fertilisation naturelle des écosystèmes en azote et qui est connue pour contraindre la production primaire dans une large fraction des écosystèmes terrestres.
En adoptant une approche multi-échelle afin dintégrer lhétérogénéité spatiale aux niveaux intra-site, inter-sites, types décosystèmes et biomes, ainsi que la proximité des activités humaines, cette recherche renseignera sur la réponse et la résilience des microbiomes et de leurs activités face aux impacts humains.
Compétences requises
Le ou la candidat·e idéal·e sera titulaire dun master (M.Sc.) ou équivalent en sciences de lenvironnement ou dans un domaine connexe, et manifestera un fort intérêt ou une volonté affirmée de se former à lécologie microbienne et à la biogéochimie, envisagées de manière intégrée. Le projet requiert des connaissances préalables sur les techniques de génomique et lanalyse bio-informatique, ainsi quune connaissance dun langage de statistiques (R ou Python). Une expérience pratique en extraction dacides nucléiques et/ou en analyses statistiques multivariées constituera un atout. La maîtrise de la lecture et de lécriture en anglais est indispensable, de même que de solides compétences organisationnelles et de communication.Bibliographie
Barron, A. R., Wurzburger, N., Bellenger, J.-P., Wright, S. J., Kraepiel, A., & Hedin, L. O. (2008). Molybdenum limitation of asymbiotic nitrogen fixation in tropical forest soils. Nature Geoscience, 2(1), 4245. https://doi.org/10.1038/ngeo366Darnajoux, R., Bradley, R., & Bellenger, J.-P. (2022). Temperature dependancy of vanadium and molybdenum nitrogenases in the heterocystous cyanobacteria Anabaena variabilis. Environmental Science & Technology, 56, 27602769.
Darnajoux, R., Magain, N., Renaudin, M., Lutzoni, F., Bellenger, J. P., & Zhang, X. (2019). Molybdenum threshold for ecosystem scale alternative vanadium nitrogenase activity in boreal forests. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116(49), 2468224688. https://doi.org/10.1073/PNAS.1913314116/SUPPL_FILE/PNAS.1913314116.SD01.XLSX
Davies-Barnard, T., Zaehle, S., & Friedlingstein, P. (2022). Assessment of the impacts of biological nitrogen fixation structural uncertainty in CMIP6 earth system models. Biogeosciences, 19(14), 34913503. https://doi.org/10.5194/BG-19-3491-2022
DeLuca, T. H., Zackrisson, O., Nilsson, M.-C., & Sellstedt, A. (2002). Quantifying nitrogen-fixation in feather moss carpets of boreal forest. Nature, 419(6910), 917920. https://doi.org/10.1038/nature01136.1.
Du, E., Terrer, C., Pellegrini, A. F. A., Ahlström, A., van Lissa, C. J., Zhao, X., Xia, N., Wu, X., & Jackson, R. B. (2020). Global patterns of terrestrial nitrogen and phosphorus limitation. Nature Geoscience, 13(3), 221226. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0530-4
Elbert, W., Weber, B., Burrows, S., Steinkamp, J., Büdel, B., Andreae, M. O., & Pöschl, U. (2012). Contribution of cryptogamic covers to the global cycles of carbon and nitrogen. Nature Geoscience, 5(7), 459462. https://doi.org/10.1038/ngeo1486
Fowler, D., Coyle, M., Skiba, U., Sutton, M. A., Cape, J. N., Reis, S., Sheppard, L. J., Jenkins, A., Grizzetti, B., Galloway, J. N., Vitousek, P., Leach, A., Bouwman, A. F., Butterbach-Bahl, K., Dentener, F., Stevenson, D., Amann, M., & Voss, M. (2013). The global nitrogen cycle in the Twentyfirst century. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 368(1621). https://doi.org/10.1098/RSTB.2013.0164
Gaetke, L. M., & Chow, C. K. (2003). Copper toxicity, oxidative stress, and antioxidant nutrients. Toxicology, 189(12), 147163. https://doi.org/10.1016/S0300-483X(03)00159-8
Galloway, J. N., Dentener, F. J., Capone, D. G., Boyer, E. W., Howarth, R. W., Seitzinger, S. P., Asner, G. P., Cleveland, C. C., Green, P. A., Holland, E. A., Karl, D. M., Michaels, A. F., Porter, J. H., Townsend, A. R., & Vo, C. J. (2004). Nitrogen cycles : past , present , and future. Biogeochemistry, 70, 153226.
Garty, J. (2001). Biomonitoring atmospheric heavy metals with lichens: theory and application. Critical Reviews in Plant Sciences, 20(4), 309371. http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/20013591099254
Glass, J. B., & Orphan, V. J. (2012). Trace metal requirements for microbial enzymes involved in the production and consumption of methane and nitrous oxide. Frontiers in Microbiology, 3(FEB), 61. https://doi.org/10.3389/fmicb.2012.00061
Hauck, M., Paul, A., & Spribille, T. (2006). Uptake and toxicity of manganese in epiphytic cyanolichens. Environmental and Experimental Botany, 56(2), 216224. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2005.02.005
LeBauer, D. S., & Treseder, K. K. (2008). Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems is globally distributed. Ecology, 89(2), 371379. https://doi.org/10.1007/BF00153104
Lenhart, K., Weber, B., Elbert, W., Steinkamp, J., Clough, T., Crutzen, P., Pöschl, U., & Keppler, F. (2015). Nitrous oxide and methane emissions from cryptogamic covers. Global Change Biology, 21(10), 38893900. https://doi.org/10.1111/gcb.12995
Machacova, K., Maier, M., Svobodova, K., Lang, F., & Urban, O. (2017). Cryptogamic stem covers may contribute to nitrous oxide consumption by mature beech trees. Scientific Reports, 7(1). https://doi.org/10.1038/S41598-017-13781-7
Nash, T. (2008). Lichen Biology (T. Nash, Ed.). Cambridge University Press.
Rousk, K., Sorensen, P. L., & Michelsen, A. (2017). Nitrogen fixation in the High Arctic: a source of new nitrogen? Biogeochemistry, 136(2), 213222. https://doi.org/10.1007/s10533-017-0393-y
Schlesinger, W. H., Klein, E. M., & Vengosh, A. (2017). Global biogeochemical cycle of vanadium. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1109211100. https://doi.org/10.1073/pnas.1715500114
Wang, Y. P., & Houlton, B. Z. (2009). Nitrogen constraints on terrestrial carbon uptake: Implications for the global carbon-climate feedback. Geophysical Research Letters, 36(24), 15. https://doi.org/10.1029/2009GL041009
Wieder, W., Cleveland, C., Smith, W. K., & Todd-Brown, K. (2015). Future productivity and carbon storage limited by terrestrial nutrient availability. Nature Geoscience, 8(6), 441444. https://doi.org/10.1038/NGEO2413
Wieder, W. R., Cleveland, C. C., Lawrence, D. M., & Bonan, G. B. (2015). Effects of model structural uncertainty on carbon cycle projections: biological nitrogen fixation as a case study. Environmental Research Letters, 10(4), 044016. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/4/044016
Wolterbeek, B. (2002). Biomonitoring of trace element air pollution: principles, possibilities and perspectives. Environmental Pollution (Barking, Essex : 1987), 120(1), 1121. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12199457
Wong, M. Y., Rathod, S. D., Marino, R., Li, L., Howarth, R. W., Alastuey, A., Alaimo, M. G., Barraza, F., Carneiro, M. C., Chellam, S., Chen, Y., Cohen, D. D., Connelly, D., Dongarra, G., Gómez, D., Hand, J., Harrison, R. M., Hopke, P. K., Hueglin, C., Mahowald, N. M. (2021). Anthropogenic perturbations to the atmospheric molybdenum cycle. Global Biogeochemical Cycles, 35(2), 12. https://doi.org/10.1029/2020GB006787
Zaehle, S. (2013). Terrestrial nitrogen - carbon cycle interactions at the global scale. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences, 368(ii), 9. https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0125
Zhang, X., Ward, B. B., & Sigman, D. M. (2020). Global nitrogen cycle: critical enzymes, organisms, and processes for nitrogen budgets and dynamics. Chemical Reviews, 120(12), 53085351. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00613
Mots clés
Biogéochimie, cycle de lazote, symbiose cyanobacterienne, microbiologie environnementaleOffre financée
- Type de financement
- Contrat Doctoral
Dates
Date limite de candidature 01/06/26
Durée36 mois
Date de démarrage01/10/26
Date de création19/02/26
Langues
Niveau de français requisAucun
Niveau d'anglais requisAucun
Divers
Frais de scolarité annuels400 € / an
Contacts
Vous devez vous connecter pour voir ces informations.
Cliquez ici pour vous connecter ou vous inscrire (c'est gratuit !)
