Determinism of carbon and nitrogen reserve accumulation in legume seeds | Déterminisme de l’accumulation des réserves carbonées et azotées chez les graines de légumineuses

International audience

anglais. In legume plants, the determination of individual seed weight is a complex phenomenon that depends on two main factors.The first one corresponds to the number of cotyledon cells, which determines the potential seed weight as the cotyledon cellnumber is related to seed growth rate during seed filling. Since cell divisions take place between flowering and the beginningof seed filling, any stress occurring before the beginning of seed filling can affect individual seed growth rate (C and N reserveaccumulation in seeds), and thus individual seed weights. The second factor concerns carbon and nitrogen supply to the growingseed to support reserve accumulation. Grain legume species produce protein-rich seeds involving high requirement of nitrogen.Since seed growth rate as determined by cotyledon cell number is hardly affected by photoassimilate availability during the fillingperiod, a reduction of photosynthetic activity caused by nitrogen remobilization in leaves (e.g., remobilization of essential proteinsinvolved in photosynthesis) can lead to shorten the duration of the filling period, and by that can provoke a limitation of individualseed weights. Accordingly, any biotic or abiotic stress during seed filling causing a decrease in photosynthetic activity should leadto a reduction of the duration of seed filling.

français. Chez les planteslégumineuses, la détermination du poids individuel des graines est un phénomène complexe qui dépend de deux facteurs principaux.Le premier correspond au nombre de cellules cotylédonaires. Ce facteur détermine la masse potentielle des graines car, en effet, lenombre de cellules cotylédonaires est relié à la vitesse de croissance des graines au cours de la phase de remplissage (accumulationdes réserves carbonées et azotées). Etant donné que des divisions cellulaires se produisent entre le moment de la floraison et ledébut de la phase de remplissage des graines, tout stress survenant avant le démarrage de cette phase de remplissage pourra affecterles vitesses de croissance des graines (accumulation des réserves carbonées et azotées) et par conséquent le poids individueldes graines. Le deuxième facteur concerne l’alimentation en carbone et en azote des graines afin de soutenir l’accumulation desréserves. Les légumineuses produisent des graines riches en protéines, ce qui exige un apport conséquent d’azote. La vitessede croissance des graines étant déterminée par le nombre de cellules cotylédonaires est très peu affectée par la disponibilité enphotoassimilats durant la période de remplissage. Ainsi, une réduction de l’activité photosynthétique induite par remobilisationde l’azote des feuilles (remobilisation de protéines indispensables à la photosynthèse) peut conduire à raccourcir la durée de la phase de remplissage, et par là peut entraîner une limitation du poids individuel. En conséquence, tout stress biotique ou abiotiquesurvenant pendant le remplissage des graines et provoquant une diminution de l’activité photosynthétique peut conduire à uneréduction de la durée du remplissage des graines.