Utilisation de la variabilité génétique du maïs pour évaluer le rôle de la qualité chimique des racines sur le processus de décomposition dans les sols

par Gaylord Erwan Machinet

Thèse de doctorat en Biochimie et sciences du sol

Sous la direction de Sylvie Recous.

Soutenue en 2009

à Reims .

mots clés

• Azote, Minéralisation, Mutations brown-midrib, Modélisation
• Racines (botanique)
• Plantes -- Composition
• Maïs -- Variétés
• Carbone
• Biodégradation

Résumé

Depuis quelques années, les racines suscitent un nouvel intérêt dans les problématiques environnementales liées à la dynamique du carbone dans les agro-écosystèmes, en raison notamment de leur contribution, à la mort ou à la récolte de la plante, au stockage du C des sols. Pour mieux comprendre le rôle de la qualité chimique des racines sur le processus de décomposition, nous avons tiré profit de la variabilité génétique de la composante pariétale des cellules de maïs, permettant de travailler sur une gamme de composition chimique généralement impossible à obtenir sur un même organe d’une même espèce végétale. Notre étude a porté sur seize racines de variétés hybrides de maïs ainsi que celles de maïs mutants brown-midrib, dont les parties aériennes ont été caractérisées dans le cadre d’études sur la digestibilité des fourrages. Les variations de la composition chimique des racines trouvées ont porté principalement sur la teneur et la composition des polymères pariétaux (polysaccharides et lignines). Elles se sont traduites par des cinétiques bien différenciées de minéralisation du C au cours de leur décomposition dans le sol. L’analyse approfondie de la qualité chimique des 16 racines et le suivi approfondi de son évolution au cours de la décomposition pour 4 génotypes contrastés ont montré le rôle du C soluble sur le court terme, de la fraction lignine sur le long terme, et ont souligné le rôle de l’organisation des parois cellulaires sur la décomposition. . .

Titre traduit

Use of the genetical variability of maize to assess the role of the chemical quality of roots on the decomposition process in soils

Résumé

Since several years, plant roots aroused a new interest due to the environmental concern of their C input and storage in soils after decomposition subsequent to plant death or harvest. To better understand the role of the chemical quality of roots on their decomposition in soils and associated C dynamics, sixteen maize roots of hybrids and of brown-midrib mutants were used. These genotypes were earlier characterized by variations in the cell wall quality of above ground organs with respect to forage digestibility. The variations of root chemical quality were observed mainly on the cell wall polymers content and composition (polysaccharides and lignin). They translated into large differences in the kinetics of C mineralization during decomposition. The characterization of initial cell wall quality of the 16 roots together with the detailed study of the changes in cell wall quality during decomposition for 4 contrasted genotypes evidenced the role of soluble C on the short term, lignin fraction of the longer term, and the role of the organization of the cell walls in decomposition. . .