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Comprendre la tolérance des plantes à la sécheresse : du dispositif expérimental au champ

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Montpellier, France
July 11, 2008

Les chercheurs de l’INRA de Montpellier étudient le maintien de la croissance des plantes sous stress hydrique. Ils ont mis au point un dispositif expérimental original permettant d’analyser les réponses des plantes à une gamme contrôlée de stress hydriques, représentative des différents niveaux possibles de sécheresse. En explorant la variabilité génétique de ces réponses, les chercheurs ont mis en évidence des régions génomiques d’intérêt pour la tolérance à la sécheresse au niveau des feuilles, et ils ont ensuite montré que ces déterminismes génétiques sont identiques pour d’autres organes. Enfin, ils ont également établi que ces résultats obtenus en conditions expérimentales permettent de prévoir une large gamme de situations au champ.

Phénodyn, un dispositif original de phénotypage

Pour étudier la variabilité génétique des réponses des plantes à la sécheresse, les chercheurs ont élaboré une plateforme expérimentale de phénotypage, Phenodyn, permettant de mesurer 400 plantes en continu en conditions semi-naturelles (serre ou chambre de culture). Les plantes sont placées dans des colonnes en PVC, placées sur des balances. Des capteurs mesurent toutes les 15 minutes la vitesse d’élongation des feuilles, la transpiration, l'humidité du sol, les variables micrométéorologiques (température de l’air, humidité relative)… Toutes les données recueillies sont ensuite traitées par un système informatique. Ceci permet d'identifier les génotypes qui maintiennent la croissance en déficit hydrique (air ou sol) et les déterminismes génétiques de ces réponses.

Des déterminismes génétiques de tolérance à la sécheresse communs aux feuilles et au système reproducteur
A partir des résultats obtenus sur les différents génotypes et selon les conditions étudiées, les chercheurs ont mis en évidence des régions génomiques d’intérêt pour la tolérance à la sécheresse au niveau des feuilles. Ils ont ensuite montré que ces déterminismes génétiques étaient en partie communs avec le maintien de la croissance d'organes reproducteurs (soies)

De la plateforme expérimentale au champ

Les réponses au déficit hydrique déterminées sur la plateforme se traduisent par les différences attendues entre des situations climatiques différentes au champ. Les chercheurs ont pu modéliser, à partir des courbes de réponse identifiées en plate forme de phénotypage, la prévision du comportement des plantes dans plusieurs scénarios de sécheresse au champ, en particulier leur surface foliaire et leur biomasse..

Ces travaux ouvrent la voie à la prévision des effets de formes de gènes (allèles) provenant de génotypes anciens ou de régions sèches, dans une grande gamme de conditions environnementales représentant la variabilité actuelle des climats et des sols, ou les climats les plus probables correspondant aux changements climatiques. Ils sont actuellement développés en partenariat d'une part avec la société Biogemma dans le cadre d'actions ANR-génoplante, d'autre part dans le Generation Challenge Programme avec des développements au Kenya, en Inde et au Mexique.

Références :

Sadok W, Naudin Ph, Boussuge B, Muller B, Welcker C, Tardieu F (2007) Leaf growth rate per unit thermal time follows QTL-dependent daily patterns in hundreds of maize lines under naturally fluctuating conditions. Plant Cell and Environment 30, 135–146

Welcker C, Boussuge B, Benciveni C, Ribaut JM, Tardieu F. 2007. Are source and sinks strengths genetically linked in maize plants subjected to water deficit ? A QTL study of the responses of leaf growth and Anthesis-Silking Interval to water deficit. Journal of Experimental Botany, 58, 339 – 349

Chenu, K, Chapman SC Hammer GL, McLean G, Ben Haj Salah H, Tardieu F (2008) Short-term responses of leaf growth rate to water deficit scale up to whole-plant and crop levels: an integrated modelling approach in maize. Plant Cell Environment 31, 378–391

© INRA / C. Welcker

 

 

 

 

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