Dynamique d'allocation du phosphore prélevé et de sa remobilisation pendant le remplissage du grain chez le blé dur

Dynamics of exogenous phosphorus partitioning and phosphorus remobilization from vegetative organs throughout grain filling in durum wheat

• Auteur / Autrice : Mohamed El Mazlouzi
• Direction : Alain Mollier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biogéochimie et écosystèmes
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions sol plante atmosphère (INRA Bordeaux-Aquitaine)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : BIOGéochimie des NUTriments
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Avice
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Mollier, Céline Masclaux-Daubresse, Delphine Moreau, Saïd Mouzeyar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Masclaux-Daubresse, Delphine Moreau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Écophysiologie

Absorption et adsorption

Phosphore

Teneur en phosphore

Blé dur

Mots clés libres

Agronomie

Absorption post-floraison

Remobilisation

Remplissage des grains

Phosphore

Blé dur

Agronomy

Post-anthesis uptake,

Remobilization

Grain filling

Phosphorus

Durum Wheat

Résumé

Une des pistes pour gérer durablement le phosphore (P) dans les agrosystèmes consiste à diminuer les exportations répétées du P avec les récoltes. La teneur en P des produits récoltés, en particulier les grains, est alors un paramètre clé dans la gestion du cycle du P dans les agrosystèmes. Au cours de la période postfloraison, l’accumulation du P dans les grains dépend de l’absorption post-floraison et de la remobilisation du P des organes végétatifs. Cependant les processus écophysiologiques qui régissent le remplissage des grains en P et la contribution des deux sources sont encore mal connus. Les objectifs de cette thèse étaient de mieux comprendre les processus impliqués dans le remplissage des grains en P et de déterminer la contribution de la remobilisation et de l’absorption post-floraison au P des grains chez le blé dur (Triticum turgidum. L). Trois expérimentations ont été réalisées en conditions contrôlées avec un système de culture hydroponique permettant de contrôler l’offre en P. D’abord, les effets de la privation en P pendant la période post-floraison sur la remobilisation et les teneurs en P des grains ont été analysés chez deux cultivars de blé dur. Ensuite, l’utilisation du traçage isotopique du P exogène a permis d’étudier la dynamique fine du P durant la période post-floraison et son transport aux grains. Les résultats obtenus montrent que la croissance des grains n’est pas limitée par l’offre en P pendant la période post-floraison si les plantes sont suffisamment alimentées en P pendant la phase végétative. En effet, la privation en P appliquées à partir de la floraison n’a pas eu d’effet négatif sur le rendement et sur la qualité des grains, malgré la diminution significative dans la teneur en P des grains. Nous avons également montré que les flux de remobilisation augmentent en conditions de limitation en P. Le marquage au 32P de la floraison à la maturité a permis de montrer que la remobilisation du P représente 81 % du P des grains pour les plantes cultivées avec un faible niveau en P tandis qu’elle représente 65 % pour les plantes cultivées avec un niveau élevé en P. Les deux marquages successifs au 32P au cours du développement des grains révèlent que le P absorbé par les racines pendant la période post-floraison n’est pas directement alloué aux grains via le xylème. Enfin, ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour améliorer l’efficience d’utilisation du P en limitant les exportations répétées de P et ses conséquences environnementales et sur la qualité nutritionnelle des grains.

Reducing the amount of phosphorus (P) exported from the field at harvest is one of the strategies to sustainably manage P inputs in agriculture. Thus, the grain P concentration is a key parameter in the management of P in agroecosystems. Grain P in wheat originates from two sources: the post-anthesis root P uptake and the remobilization of P from the vegetative parts of the plant. However, the exact contributions of both P sources to the P accumulated in the grains and the effect of P supply remains unclear. The objectives of this thesis are to provide a better understanding of the processes involved in the allocation of P to grains and to determine the contribution of post-anthesis P uptake and P remobilization to grain P in durum wheat (Triticum turgidum. L). The work of this thesis is based on three experiments carried out under controlled conditions in a hydroponic system that allows the controls of P supply to plants. Firstly, the effects of P deprivation during the post-anthesis period on P remobilization and grain P content were analyzed in two durum wheat cultivars. Secondly, the use of P isotope tracing was used to study the dynamics of P during the post-anthesis period. The results show that the P supply does not limit grain growth during the post-anthesis period if the plants are sufficiently supplied with P during the vegetative stage. Indeed, the P deprivation applied from anthesis onwards has no negative effect on grain yield and quality, despite thesignificant decrease in the P content of the grains. We have also shown that P remobilization fluxes increase under P-limiting conditions. The 32P labelling from anthesis to maturity showed that the remobilization of P from vegetative organs represents 81% of grain P in low P plants while it represents 65% for high P plants.The two successive labelling experiments with 32P during grain development reveal that the P absorbed by the roots during the post-anthesis period is not directly allocated to the grains via the xylem. Finally, this work opens up new perspectives for improving P use efficiency by limiting the repeated P export and hence its environmental impact and nutritional consequences.