Analyse de la plasticité du puits reproducteur du colza suite à une suppression de boutons floraux : conséquences sur le rapport source:puits et le rendement

Diplôme : Dr. d'Université

English. Winter oilseed rape (WOSR) is a high value-added crop that needs high chemical inputs, including the insecticides. The most damaging pests are pollen beetles (Meligethes aeneus) that perforate buds to feed pollen in their stamina. Following these damages buds abort that causes yield losses for farmer. Currently, for both economic and environmental reasons, it is urgent to reduce use of insecticide on WOSR crops. Besides the genetic pathway, one solution is to promote integrated pest management and to enhance the capacity of WOSR to compensate bud losses. This strategy requires the identification of mechanisms involved in the compensatory process. To do this, we used a conceptual scheme which postulates that yield and architecture of plant are the results of the dynamic regulation between morphogenesis (producing organs) and sink:source relationships (which control the growth produced organs). The losses of flower buds, which correspond to the removals of sink organs (biomass consumer) modify this whole scheme. This work adress three main questions : (1). How are modified the dynamics of reproductive and vegetative morphogenesis after bud clippings ? (2). How are impacted sink:source relationships ? (3). What are the consequences of changes in morphogenesis and its regulation on both the plant yield and architecture ? Experiments were conducted to answer theses questions : they aimed to vary both (i) capacity of morphogenesis and (ii) the characteristics of the bud clippings. Thus, we chose to use (i) 3 varieties with contrasting architectures under 2 levels of nitrogen fertilization and to apply (ii) bud clippings with increasing intensities just before flowering. The main results of this work are: (1). After bud losses, there is an over-production of buds that is regulated by an increased in the number of aborted buds, which leads finally to a full compensation in the number of pods per plant. Our data failed to properly conclude on the effect of bud clippings on the date of leaf falling off ; however we observed a significant increase in the number of leaves per plant. (2). The loss of sinks increases the source:sink ratio, i.e the availability of assimilates, which allows the growth of organs involved in the compensation. These growths of new sinks induces a rapid return to initial value of source:sink ratio. (3). The release of assimilates allows the growth of organs involved in compensation, i.e the growth of new (i) primary basal fertile axes to compensate the loss of apical fertile axes affected by the clippings, (ii) secondary fertile axes. The growths of these compensatory organs does not alter the rules of biomass allocation between the different plant compartments. Finally, 93% of the tested combinations of Variety * Nitrogen fully compensate the applied clippings.

French. Le colza est une culture à forte valeur ajoutée et aux débouchés florissants ; mais elle souffre d’un handicap majeur : sa forte consommation en intrants, parmi lesquels, les insecticides. Parmi les ravageurs de printemps du colza, le plus nuisible est le méligèthe (Meligethes aeneus). Ces insectes endommagent les boutons floraux lorsqu’ils se nourrissent du pollen contenu dans leurs étamines ce qui entraine une perte de rendement pour l’agriculteur. Actuellement, pour des raisons à la fois économiques et environnementales, il est urgent de réduire l’utilisation des insecticides sur les champs de colza. Outre la voie génétique, une des solutions est de favoriser la protection intégrée de la culture, et notamment de valoriser les capacités du colza à compenser une perte de boutons floraux. Cette stratégie nécessite l’identification des mécanismes impliqués dans le processus de compensation. Pour ce faire, nous avons utilisé un schéma conceptuel qui postule que le rendement et l’architecture d’une plante sont les résultantes de l’interaction dynamique entre la morphogenèse (production des organes) et les relations source:puits (qui pilotent la croissance des organes produits). La perte de boutons floraux, qui correspond à la suppression d’organes puits (consommateurs de biomasse) modifiant l’ensemble de ce schéma, la problématique de ce travail de thèse se décline en trois questions : (1). Comment sont modifiées les dynamiques de morphogenèse reproductrice et végétative ? (2). Comment sont impactées les relations source:puits ? (3). Quelles sont les conséquences de la modification de la morphogenèse et de sa régulation sur le rendement et l’architecture de la plante ? Les expérimentations menées ont eu pour objectif de faire varier à la fois (i) les capacités de morphogenèse et (ii) les caractéristiques de la perte d’organes. Ainsi, nous avons choisi d’utiliser (i) 3 variétés aux architectures contrastées sous 2 niveaux de fertilisation azotée et d’appliquer (ii) des ablations de boutons floraux d’intensités croissantes juste avant la floraison. Les principaux résultats de ce travail sont : (1). Suite à une perte de boutons floraux, il y a une sur-production de boutons floraux qui est régulée par l’augmentation du nombre de boutons floraux avortés ; ce qui mène au final à une pleine compensation en terme de nombre de siliques par plante. Nos données n’ont pas permis de conclure proprement sur la modification de la date de chute des feuilles suite aux ablations ; en revanche, nous avons observé une augmentation significative du nombre de feuilles par plante. (2). La perte d’organe puits entraîne une augmentation du rapport source:puits, i.e de la disponibilité en assimilats ; ce qui permet la croissance des organes impliqués dans la compensation. La mise en place des puits de compensation induit un retour rapide à l’équilibre initial des valeurs source:puits normales. (3). La libération des assimilats permet la croissance des organes impliqués dans la compensation ; à savoir, la mise en place de nouveaux (i) axes primaires basaux fertiles qui compensent la perte des axes fertiles apicaux touchés par les ablations ; (ii) axes secondaires fertiles. La mise en place de ces organes ne modifie pas les règles d’allocation de la biomasse entre les différents compartiments de la plante. Au final, 93% des combinaisons Variété*Fertilisation azotée testées compensent pleinement les dégâts infligés.