Analyse de la diversité de processus de développement racinaire chez les Prunus : aptitude au bouturage et réponses à la contrainte hydrique

par Nabil El Debbagh

Thèse de doctorat en Sciences Agronomiques

Sous la direction de Loïc Pagès et de Henri Duval.

Soutenue le 15-04-2016

à Avignon , dans le cadre de École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon) , en partenariat avec Plantes et systèmes de culture horticoles (Avignon) (laboratoire) .

Le président du jury était Marie-Pascale Prud'homme.

Le jury était composé de Philippe Hinsinger.

Les rapporteurs étaient Pascale Maillard, Daniel Esmenjaud.


  • Résumé

    La sélection des nouveaux porte-greffes du genre Prunus a pour principal objectif d’utiliser lavariabilité génétique existant au sein des différentes espèces de Prunus afin de créer un matérielvégétal innovant, performant au plan agronomique et résistant à différentes contraintes biotiques etabiotiques. L’exploitation de la variabilité génétique s'appuie sur le phénotypage des différentsindividus présents dans les collections de ressources génétiques pour les caractères recherchés. Celapermet de sélectionner des génotypes spécifiques pour améliorer un trait donné.Dans cette étude constituée de deux parties, nous avons exploré la diversité génétique au seindu genre Prunus pour ce qui concerne deux traits importants : l’aptitude au bouturage et les réponsesde certains porte-greffes à la contrainte hydrique.Dans la première partie l’aptitude au bouturage ligneux a été explorée dans une collectiongénétique de 222 génotypes. Les résultats obtenus montrent une variabilité considérable entre les sousgenresAmygdalus et Prunophora et également une variabilité interspécifique au sein de chaque sousgenre.La réussite au bouturage est nettement améliorée chez les hybrides interspécifiques dont un desparents appartient à l’espèce P cerasifera.Dans la deuxième partie nous avons étudié les réponses à la contrainte hydrique chez neufgénotypes couramment utilisés comme porte-greffes. Nous avons comparé trois régimes hydriquesdifférents : témoins, stressés et recouvrés. L’humidité du substrat est maintenue à la capacité au champtout au long de l’expérience pour les plants témoins, par contre l’arrosage a été arrêté pendant 14 jourspour les plants stressés, puis il a été repris pendant 10 jours pour les plants recouvrés. Durant cetteexpérience, nous avons effectué des mesures morphologiques et physiologiques sur la partie aérienneainsi que des excavations à la fin de chaque phase pour examiner les modifications au niveau dusystème racinaire. Sur la partie aérienne, la contrainte hydrique a provoqué une diminutionsignificative de la photosynthèse nette, de la transpiration totale, de la conductance stomatique, et del’expansion des feuilles.Le système racinaire a répondu à cette contrainte par plusieurs modifications. D’abord, le ratio racines/pousses a augmenté pour 4 génotypes (GF305, GF677, Montclar et Myrobolan1254). Ensuite, lesdifférents traits de l’architecture racinaire ont montré des modifications sous l’effet de la contraintehydrique : la longueur de la zone apicale non ramifiée (LZANR) qui traduit l’élongation racinaire,ainsi que les diamètres apicaux des racines ont diminué chez tous les génotypes. Par conséquent lesracines se sont affinées et ont réduit leur croissance en longueur. Produire des racines plus finesaugmente la surface de contact entre les racines et le sol et améliore la capacité d’absorption. Unediminution de la distance inter-ramification a été observée chez les plants stressés. Cette modificationpourrait s’expliquer par le fait que les plantes produisent plus de racines latérales en profondeur oùl’eau est souvent plus disponible. De plus, les racines latérales produites étaient également plus fines.Au plan qualitatif, les génotypes ont eu des réponses semblables, mais l’intensité de la réponse a variéselon les génotypes.

  • Titre traduit

    Analysis of the diversity of root development process in Prunus : rooting ability of hardwood cuttings and responses to water stress


  • Résumé

    In breeding programs of Prunus rootstocks the aim is to use the existing genetic variabilitywithin Prunus species in order to create new rootstock genotypes with excellent agronomic traits, andimproved resistance to biotic and abiotic stresses.Exploitation of the genetic variability is based on the evaluation of phenotypic variation amongindividuals within genetic collections for desirable traits. This make possible to select specificgenotypes to improve a given trait.This study consists of two parts; we explored the genetic diversity within the genus Prunusregarding two important characteristics: rooting ability of hardwood cuttings and responses of somerootstocks to water stress.In the first part, rooting ability of hardwood cuttings was evaluated among 222 genotypespreserved in genetic collection. The results show considerable variability among the sub genusAmygdalus, Prunophora, and also an interspecific variability within each of them. Rooting ability byhardwood cutting was significantly improved in interspecific hybrids if one parent belongs to Pcerasifera species.In the second part of this study we studied the responses of nine genotypes, commonly usedrootstocks, to water stress. We applied three treatments: control, water stress and recovering.Soil moisture was maintained at field capacity through all stages of the experiment for the controlplants. On the contrary we stopped watering during 14 days for the stressed plants, and then we rewateredthe recovered plants for 10 days.During this experience, we performed morphological and physiological measurements on the aboveground parts of plants and we excavated plants at the end of each phase to observe root systemmodifications.Aboveground parts of plant responded to water stress by a significant decrease in net photosynthesis,total transpiration, stomatal conductance and leaf expansion.Root system responded to water stress by several modifications:Four genotypes (GF305, Montclar, GF677 and Myrobolan) showed a significant increase in root toshoot ratio under drought conditions. We also detected morphological modifications on the differenttraits of root architecture in response to water stress.The length of the apical unbranched zone LAUZ and the apical diameter were decreased forall genotypes, consequently, roots became finer and reduced their rate of elongation. Fine rootsenhance the surface of contact between roots and soil which in turn improve the acquisition of waterunder drought condition.The inter-branch distance also responded, and it tended to decrease under the water stress treatment.The decrease in inter-branch distance can be explained by a production of more lateral roots in deeplayers, where water was more available, moreover these new laterals roots were also finer.Qualitatively, a common response to water stress was observed on the different traits of the rootsystem architecture, but we showed a genotypic effect determining the level of the response.


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