Ce document donne un aperçu de la biologie et de l’écologie des cyanobactéries de type Nostoc (bleu – algues vertes) dans les sols humides et discute des méthodes de gestion de cette mauvaise herbe dans les environnements de pépinière. Ici, nous simplifions et regroupons tous les taxons macroscopiques, morphologiquement de type Nostoc en Nostoc. Cependant, ce que nous appelons Nostoc dans le domaine comprend en réalité de nombreux genres différents, tels que Aliinostoc, Aulosira, Desmonostoc, Halotia, Isocystis, Mojavia, Nostoc et Trichormus. Des commentaires très généraux sur la gestion sont faits parce que les propriétés spécifiques à la souche, telles que différents degrés de mucilage et de pigmentation, peuvent entraîner des variations entre la sensibilité de chaque taxon aux méthodes de contrôle. Il est important de se rappeler que, sur le terrain, les algues terrestres vivent généralement comme une communauté complexe de plusieurs espèces de cyanobactéries, de chlorophytes et de diatomées, et vivent en association avec des champignons, formant des lichens.

Description

Phylum: Cyanobactéries

Classe: Cyanophyceae

Sous-Classe: Nostocophycidae

Ordre: Nostocales

Famille: Nostocaceae

Espèce type: Nostoc commune Vaucher ex Bornet et Flahault (1888)

Noms communs: les colonies de Nostoc sont composées de trichomes agrégés et enchevêtrés (chaînes de cellules) qui peuvent se développer en tapis macroscopiques et colonies gélatineuses, qui peuvent être de couleur bleu-vert, jaune-brun ou brun foncé. Les colonies sont généralement sphériques au début du stade végétatif et sont ensuite irrégulières, foliaires ou filiformes. Les trichomes sont unisériés, non ramifiés, flexueux ou incurvés, et toujours rétrécis au niveau des parois transversales. Les cellules végétatives sont en forme de tonneau à cylindrique. Les hétérocytes (cellules spécialisées de fixation des N) sont de forme sphérique à ovale et généralement solitaires. Les akinètes (cellules de survie dormantes, non mobiles et à parois épaisses) mesurent environ deux fois la taille de la cellule végétative et se trouvent en rangées, contenant généralement des cellules ovales ou ellipsoïdales, mais sont rarement présentes. La reproduction se fait généralement par hormogonie mobile (filaments mobiles de cellules formés lors de la reproduction asexuée) lors de la désintégration coloniale et moins fréquemment par germination d’akinètes. Actuellement, il existe plus de 300 espèces décrites dans le genre Nostoc (Komárek 2013).

Figure 1.

Images au microscope de Nostoc indiquant a) la formation de colonies au sein du mucilage, b–f) des colonies de morphologies et de pigmentation diverses, et g) des trichomes individuels de cellules avec des hétérocytes (HT), des cellules végétatives (VG) et des akinètes (AK). Les barres d’échelle représentent a) 100 µm, b-f) 50 µm et g) 20 µm.

Crédit:

David E. Berthold, UF / IFAS

Habitat et distribution

Les algues bleu-vert de type Nostoc sont parmi les cyanobactéries les plus courantes et les plus répandues dans les milieux humides de substrat. Les espèces de ce groupe sont aquatiques, subaérophytes, endobiotiques, symbiotiques et/ou terrestres. Ils se produisent dans les environnements tropicaux, tempérés et polaires et se trouvent généralement sur le gravier, les tapis de sol, les allées et d’innombrables autres zones de production de pépinières et de serres.

Biologie

Les cyanobactéries de type Nostoc poussent à la surface du sol, du gravier, du ciment et même des récipients en plastique, produisant des tapis macroscopiques.

Figure 2.

Images de colonies macroscopiques de Nostoc couramment trouvées sur le terrain sur a) des récipients en plastique, b) une bâche de serre et c) un sol sableux et calcaire.

Crédit:

David E. Berthold, UF / IFAS

Ces tapis dessèchent et deviennent squameux pendant les périodes sèches, mais en présence d’eau ou d’humidité, ils gonflent pour former des masses gélatineuses épaisses, vert foncé, qui peuvent recouvrir complètement les zones de production des conteneurs. Ce taxon est inesthétique, mais plus important encore, il est extrêmement glissant et humide. Cela pose de graves risques pour la santé des employés de la crèche. Une autre préoccupation est leur capacité à produire des cyanotoxines et des composés allélopathiques (Kleinteich et al. 2018), ce qui peut affecter la croissance et la physiologie des plantes. Bien que les tapis cyanobactériens puissent être une nuisance, ils constituent un composant important des sols en raison de leur capacité de rétention d’eau et de leur capacité à fixer l’azote atmosphérique et à séquestrer le carbone dans les sols (Sangeetha et al. 2013; Singh et coll. 2016). En outre, certaines espèces de Nostoc peuvent former des relations symbiotiques avec des plantes (par exemple, N. cycadeae A.M.Watanabe et Kiyohara) ou des champignons pour former des lichens (par exemple, N. lichenoides Vaucher ex Řeháková et Johansen). De plus, l’espèce N. ellipsosporum Rabenhorst ex Bornet et Flahault a été trouvée pour produire une protéine appelée cyanovirine-N, avec des activités antivirales contre le VIH (virus de l’immunodéficience humaine), le FIV (virus de l’immunodéficience féline) et l’herpès (Dey et al. 2000).

Gestion

Les cyanobactéries de type Nostoc peuvent pénétrer dans les pépinières et les serres par la circulation piétonne, les outils de jardinage, le transport aérien ou les systèmes d’irrigation utilisant de l’eau contaminée par des algues. Une fois dans une serre, ils peuvent croître rapidement et produire une biomasse importante grâce aux nutriments provenant des engrais et de l’irrigation, à la lumière, à une humidité élevée et à des températures chaudes (Latimer et al. 1996).

Contrôle culturel et physique

L’augmentation du drainage et la réduction de l’irrigation aérienne peuvent réduire l’apparition de cyanobactéries de type Nostoc, mais celles-ci peuvent ne pas être possibles dans toutes les situations. Certaines pépinières ont réussi à éliminer physiquement les cyanobactéries en ratissant ou en laissant sécher la zone et en utilisant des souffleuses pour la sortir des zones de production. Ces méthodes ne permettent qu’un contrôle à court terme car ces algues finiront par revenir. Dans les zones non cultivées, telles que les passerelles entre les aires de stockage, les pépinières ont signalé une gestion réussie après la plantation de l’herbe de badigeon (Paspalum notatum Flueggé) dans des zones auparavant laissées à nu. L’utilisation de la bahiagrasse ou d’autres couvertures de sol peut réduire la quantité d’eau stagnante à la surface du sol et réduire l’abondance de Nostoc par la compétition. L’utilisation de solarisations ou de désherbeurs à flamme a également été efficace dans certains cas (Parke et Stoven 2014).

Lutte chimique

Peu de rapports sur la réponse du Nostoc aux stratégies de lutte chimique sont disponibles. Les résultats sont également variables d’une étude à l’autre, les auteurs rapportant souvent des résultats différents pour les mêmes traitements. Cela est probablement dû à la variation entre les espèces ou les genres de type Nostoc évalués dans différentes études.

Des recherches sont menées à l’Institut des Sciences alimentaires et agricoles de l’Université de Floride (UF/IFAS) pour déterminer des méthodes de gestion efficaces du Nostoc. Nos recherches sur le terrain et avec Nostoc commune en laboratoire ont montré que l’efficacité chimique dépend du produit chimique et de la surface sur laquelle le produit chimique est appliqué. Les traitements efficaces sur les surfaces de gravier ont inclus le Zerotol 2.0 (peroxyde d’hydrogène + acide peroxyacétique), TerraCyte PRO (peroxyhydrate de carbonate de sodium) et l’eau de Javel germicide générique. Sur les bâches en plastique, des traitements efficaces ont inclus TerraCyte PRO, l’eau de Javel germicide et la faux (acide pélargonique). Il a également été rapporté que la faux était efficace dans d’autres essais (Parke et Stoven 2014). Le sulfate de cuivre, qui a été suggéré comme solution possible mais n’a pas été étiqueté pour une application au sol, a en fait stimulé la croissance dans les essais de recherche.

Lorsqu’elle est appliquée à des taux d’étiquetage élevés recommandés, l’option chimique la plus efficace pour la gestion était TerraCyte PRO. Cependant, le Zerotol 2.0, l’eau de Javel germicide et la faux étaient également efficaces dans certains cas. Selon les espèces de Nostoc (ou d’autres genres morphologiquement similaires), d’autres options peuvent également être efficaces. Dans de nombreux cas, des demandes de suivi seront nécessaires pour un contrôle complet. Tous ces produits sont étiquetés pour une utilisation dans les zones de production de pépinières et de serres.

Suivez les instructions de l’étiquette lors de l’utilisation des produits. L’équipement de sécurité requis sur l’étiquette et par la loi fédérale ou d’État doit être utilisé. Les enregistrements de pesticides peuvent changer, il est donc de la responsabilité de l’utilisateur de vérifier si un pesticide est enregistré par les agences étatiques et fédérales appropriées pour son utilisation prévue.

Dey, B., D. L. Lerner, P. Lusso, M. R. Boyd, J. H. Elder et E. A. Berger. 2000.  » Activités antivirales multiples de la cyanovirine-N: Blocage de l’interaction du virus de l’immunodéficience humaine de type 1 gp120 avec le CD4 et le corécepteur et inhibition de divers virus enveloppés. »Journal de virologie 74 (10): 4562-4569. https://doi.org/10.1128/JVI.74.10.4562-4569.2000

Kleinteich, J., J. Puddick, S.a. Wood, F. Hildebrand, H. D. Laughinghouse IV, D. A. Pearce, D. R. Dietrich et A. Wilmotte. 2018. « Toxic cyanobacteria in Svalbard: Chemical diversity of microcystines detected using a liquid chromatography mass spectrometry precursor ion screening method. »Toxines 10: e147. https://doi.org/10.3390/toxins10040147

Komárek, J. 2013. « Cyanoprokaryota 3. Genres hétérocytaires. » In Sübwasserflora Von Mitteleuropa / Flore d’Eau douce d’Europe centrale, sous la direction de G. Gärtner, L. Krienitz et M. Schagerl. 1130. Heidelberg : Springer.

Latimer, J. G., R. B. Beverly, C. D. Robacker, O. M. Lindstrom, R. D. Oetting, D. L. Olson, S. K. Braman, et al. 1996. « Réduire le potentiel de pollution des pesticides et des engrais dans l’industrie de l’horticulture environnementale: I. Production de serres, de pépinières et de gazon. »HortTechnology 6 (2): 115-124.

Parke, J., et H. Stoven, 2014. « Gestion de la cyanobactérie Nostoc dans les pépinières horticoles. » Digger 58:25-29.

Sangeetha, B. M., S. Aarthi, R. Niranjana et R. V. Lakshmi. 2013. « Rôle des cyanobactéries et de l’Azolla dans la séquestration du carbone inorganique et l’enrichissement des nutriments dans le sol. »International Journal of Engineering Research &Technologie 2 (6): 2130-2137.

Singh, J. S., A. Kumar, A. N. Rai et D. P. Singh. 2016. « Les cyanobactéries: une ressource biologique précieuse dans l’agriculture, l’écosystème et la durabilité environnementale. »Frontiers in Microbiology 7:529. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00529

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États-UNIS Département de l’Agriculture, Service de Vulgarisation de l’UF / IFAS, Université de Floride, IFAS, Floride A&Programme de Vulgarisation Coopérative de l’Université M et Conseils de Commissaires de comté Coopérant. Nick T. Place, doyen de l’extension UF/IFAS.