Variabilité phénotypique de l'architecture de la rosette d'Arabidopsis thaliana en réponse au rayonnement : analyse et modélisation de la réponde de différents génotypes

par Karine Chenu

Thèse de doctorat en Écophysiologie végétale

Sous la direction de Jeremie Lecoeur.

Soutenue en 2004

à Montpellier, ENSA .


  • Résumé

    L’architecture et le développement des plantes sont très plastiques au rayonnement incident. Ce travail a permis (i) d’analyser les réponses de l’architecture au rayonnement incident chez Arabidopsis thaliana, (ii) de quantifier la plasticité de la mise en place de la surface foliaire pour différents génotypes, et (iii) de construire un modèle de simulation du développement foliaire de la rosette prenant en compte la température et le rayonnement. Huit génotypes ont été cultivés en chambre de culture à différents niveaux de rayonnement incident. La quantité de rayonnement absorbé par la plante a été estimée avec un modèle architectural 3D et un modèle de bilan radiatif. Une réduction de rayonnement incident a réduit la surface foliaire et modifié la morphologie des limbes et des pétioles, sans affecter la phyllotaxie et le nombre de phytomères. La réduction de surface foliaire résulte des effets antagonistes d’une réduction de la vitesse d’initiation et d’expansion initiale des phytomères, et d’un allongement de leur durée d’expansion. Des relations quantitatives stables entre expérimentations ont été établies. La vitesse d’initiation et la vitesse d’expansion initiale ont été reliées au rayonnement absorbé. La durée d’expansion a été reliée au rayonnement incident. La réponse des génotypes a pu être comparée quantitativement sur la base de ces relations. Une large gamme de réponses a été observée entre génotypes pour la vitesse d’initiation et la durée d’expansion. Par contre, la vitesse d’expansion initiale varie entre génotypes mais sa réponse au rayonnement est similaire chez tous les génotypes. Le cadre d’analyse établi a permis de construire un modèle de simulation de la surface foliaire en fonction de la température et du rayonnement. La plante répond d’une manière intégrative à une réduction de rayonnement incident pour optimiser l’interception de la lumière. Les relations identifiées sont proposées comme outil de phénotypage de la plasticité au rayonnement.

  • Titre traduit

    Phenotypic variability of the rosette architecture in response to irradiance in Arabidopsis thaliana : analysis of several genotypes


  • Résumé

    Plant development is highly plastic in response to light conditions. In this study, we have investigated how plant architecture is modified by a reduction in incident light in Arabidopsis thaliana. Here we have compared how organogenesis and morphogenesis responses to incident light vary among genotypes and proposed a functionnal-structural model of leaf development that responds to temperature and light. Plants of eight genotypes were grown in a growth chamber under various levels of incident light, characterized in term of spectral and directional components. The amount of light absorbed by the plants was estimated using 3D virtual plants and a radiative balance model. A reduction in incident light decreased leaf area and changed petiole and leaf morphology, without affecting the phyllotaxy and the leaf number. The leaf area reduction resulted from antagonist effects on leaf development processes, namely a decrease in the phytomer initiation rate and in the initial leaf expansion rate, and an increase in the duration of leaf expansion. The two former variables were quantitatively related to the amount of light absorbed by the plant whereas the latter to the light intensity. These relationships were used to compare the genotype responses to incident light. A broad range of responses was observed among genotypes for leaf initiation rate and the duration of leaf expansion. In contrast, the initial expansion rate varied among genotypes but its response to light was stable. The analysis framework established was also used to build a model of simulation that estimates leaf expansion at given temperature and irradiance. To conclude, plants respond in an integrated manner to reduced incident light in such a way to optimise light interception. The relationships identified are proposed as a possible way to analyse phenotypic plasticity of various genotypes of Arabidopsis.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (108 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 242 réf.

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