Impact of genetic diversity on production and soil biodiversity in grassland communities : Implications for plant breeding

De nombreuses études mettent en évidence un effet positif de la diversité spécifique sur la productivité des communautés végétales et la biodiversité associée. Mais l’effet de la diversité génétique sur la communauté d’espèces reste encore peu étudié en dépit des rares études montrant un effet positif avec des perspectives d’application dans le domaine de l’amélioration des plantes. C’est dans ce contexte que cette thèse s’interroge sur l’effet de la diversité génétique sur les communautés prairiales et la biodiversité du sol associée. Cette thèse repose sur une situation réelle via un dispositif d’évaluation de mélanges prairiaux installé par et chez un sélectionneur de plantes fourragères. Les résultats majeurs de cette thèse sont un effet positif de la diversité génétique des espèces sur la production de biomasse du mélange, particulièrement lors d’épisodes de sècheresse, et sur l’équilibre d’abondance des espèces. Ces effets positifs semblent être le résultat d’une différenciation de niches des espèces qui est à la base de la complémentarité des espèces en écologie. Il a été mis en évidence une complémentarité temporelle des espèces par une asynchronie des dynamiques de croissance, mais aussi une complémentarité sur l’acquisition de la lumière par des mécanismes de sélection et de plasticité. Enfin, des effets de la diversité génétique ont été observés sur la diversité microbienne avec des rétroactions potentielles sur les plantes. Au vu de ces résultats, il apparait que la diversité génétique occupe une place centrale dans l’assemblage et la structuration des communautés végétales et microbiennes, nous amenant à réfléchir quant à sa valorisation en amélioration des plantes.Many studies highlight a positive effect of species diversity on plant community productivity and associated biodiversity. But genetic diversity effect on species community is still poorly studied despite the rare studies showing a positive effect with prospects for application in the field of plant breeding. It is in this context that this thesis examines the genetic diversity effect on grassland communities and associated soil biodiversity. This thesis is based on a real situation via an evaluation design of grassland mixtures installed by and in a plants breeding company. The major results of this thesis are a positive effect of the species genetic diversity on mixture biomass production, especially during drought episodes, and on species abundance equilibrium. These positive effects seem to be the result of a niche differentiation of species which is at the basis of species complementarity in ecology. Temporal complementarity of species has been demonstrated by asynchronous growth dynamics, but also by a complementarity for light acquisition via selection and plasticity mechanisms. Finally, genetic diversity effects have been observed on microbial diversity with plants feedbacks. In view of these results, it appears that genetic diversity occupies a central role in the assembly and structure of plant and microbial communities, leading us to consider how it could be integrated into plant breeding program