Développement de biofertilisants par bioencapsulation des PGPR

dc.contributor.authorBALLA , Amel
dc.contributor.authorSILINI , Allaoua Encadrant
dc.contributor.authorCHERIF-SILINI , Hafsa co-Encadrant
dc.date.accessioned2026-06-29T13:27:51Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractMicrobial encapsulation in alginate matrices represents an innovative solution for improving the efficacy of in sustainable agriculture. In this study, the ionic gelation technique was used to encapsulate two plant growth-promoting bacteria, Bacillus thuringiensis (B25) and Pantoea agglomerans (Pa), in 1% alginate capsules enriched with 5mM proline as an osmoprotectant. Results showed effective encapsulation, with over 99% of bacteria trapped. After 24 months' storage at 4°C, B25 maintained high viability, while the initial Pa concentration of 8,72 × 109 ( 0,04 × 109) CFU/ml was reduced by 99,9% [5,3×104 ( 0,02×104 CFU/g)]. Survival of individually encapsulated bacteria was significantly higher than that of co-inoculated bacteria. Furthermore, the encapsulated bacteria demonstrated a notable ability to colonize Arabidopsis thaliana roots as well as the rhizosphere, rhizoplan and endosphere of durum wheat (Triticum durum), significantly improving plant growth, with significant increases in protein, sugar and chlorophyll contents in wheat. To enhance the viability and efficacy of the microbial formulations, these were optimized by enriching the alginate capsules with natural additives such as clay and talc. Physico-chemical analyses(XRD, FTIR) revealed molecular and structural interactions favorable to matrix stability. Near-perfect encapsulation (> 99.9%) was achieved for all formulations, with exceptional survival rates after 12 months' storage for B25 in alginate matrices enriched with clay and talc. These matrices also demonstrated effective modulation of bacterial diffusion and enhanced protection against UV radiation. Application of the formulations to durum wheatresulted in a significant improvement in growth parameters, reduced oxidative stress (MDA) and higher bacterial density in the rhizosphere for encapsulated versus free bacteria, with successful colonization of internal tissues by Pa. In conclusion, this study demonstrates that encapsulation of B. thuringiensis and P. agglomerans in alginate matrices enriched with natural additives guarantees prolonged bacterial viability, maintenance of PGP activities, controlled release into the rhizosphere, and effective against the damaging effects of UV radiation. These innovative formulations offer considerable potential for the development of sustainable, high-performance bioinoculants, meeting the challenges of modern agriculture while reducing the use of chemical inputs.
dc.description.sponsorshipL‘encapsulation microbienne dans des matrices d‘alginate représente une solution innovante pour améliorer l‘efficacité des bioinoculants dans l‘agriculture durable. Dans cette étude, la technique de gélification ionique a été utilisée pour encapsuler deux bactéries promotrices de la croissance végétale, Bacillus thuringiensis (B25) et Pantoea agglomerans (Pa), dans des capsules d‘alginate à 1% enrichies avec 5mM de proline comme osmoprotecteur. Les résultatsont montré une encapsulation efficace, avec plus de 99% de bactéries piégées. Après 24 mois de stockage à 4°C, B25 a maintenu une viabilité élevée, tandis que la concentration initiale de Pa de 8,72 × 109 ( 0,04 × 109) UFC/ml a été réduite de 99,9 % [5,3×104 ( 0,02×104UFC/g)]. La survie des bactéries encapsulées individuellement était significativement supérieure à celle des bactéries co-inoculées. Par ailleurs, les bactéries encapsulées ont démontré une capacité notable à coloniser les racines d‘Arabidopsis thaliana ainsi que la rhizosphère, le rhizoplan et l‘endosphère du blé dur (Triticum durum), améliorant significativement la croissance végétale, avec des augmentations notables des teneurs en protéines, sucres et chlorophylles chez le blé. Afin de renforcer la viabilité et l‘efficacité des formulations microbiennes, ces dernières ont été optimisées en enrichissant les capsules d‘alginate avec des additifs d‘origine naturelle tels que l‘argile et le talc. Les analyses physico-chimiques (DRX, FTIR) ont révélé des interactions moléculaires et structurelles favorables à la stabilité des matrices. Une encapsulation quasi-parfaite (> 99,9%) a été atteinte pour toutes les formulations, avec des taux de survie exceptionnels après 12 mois de stockage pour B25 dans les matrices d‘alginate enrichies en argile et en talc. Ces matrices ont également montré une modulation efficace de la diffusion bactérienne et une protectionaccrue contre les rayons UV. L‘application de ces formulations sur le blé dur a entraîné une amélioration significative des paramètres de croissance, une réduction du stress oxydatif (MDA) et une densité bactérienne plus élevée dans la rhizosphère pour les bactéries encapsulées par rapport aux bactéries libres, avec une colonisation réussie des tissues internespar Pa. En conclusion, cette étude démontre que l‘encapsulation de B. thuringiensis et P. agglomerans dans des matrices d‘alginate enrichies en additifs naturels garantit une viabilité bactérienne prolongée, une maintenance des activités PGP, une libération contrôlée dans la rhizosphère, et une protection efficace contre les effets néfastes des radiations UV. Ces formulations innovantes offrent un potentiel considérable pour le développement de bioinoculants durables et performants, répondant aux défis de l‘agriculture moderne tout en réduisant l‘usage des intrants chimiques.
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/1610
dc.language.isofr
dc.publisherUniversité Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie
dc.subjectbioencapsulation
dc.subjectalginate
dc.subjectPGPR
dc.subjectArabidopsis thaliana
dc.subjectblé dur.
dc.titleDéveloppement de biofertilisants par bioencapsulation des PGPR
dc.typeThesis

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