Projet pour thèse ou DEA + thèse (2001 à 2004 )

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Proposition de DEA suivi d’une thèse(2002-2005)Etude et modélisation de l’évolution de la qualité des semences au coursde la dessiccation chez le haricot porte-graines (Phaseolus vulgaris L.)Etat des travaux antérieursLe laboratoire d’écophysiologie végétale et d’agronomie (LEVA) de l’ESAd’Angers conduit un programme de recherche sur l’élaboration de la qualité dessemences sur le porte-graines depuis 1992. Ces travaux ont conduit à une thèse(Coste, 1999) et plusieurs publications (Coste et al., 2000 ; Coste et al., 2001).La principale conclusion de ces travaux est la suivante. A la récolte, la qualitéd’un lot de semences de haricot est le résultat de l’interaction entre trois variables :- la proportion de gousses de différents âges au sein du couvert ;- la vitesse de dessiccation des grains de ces différentes populations degousses ;- la vitesse de dégradation de la qualité après la fin de la dessiccation dechaque population.La qualité retenue dans ces travaux est celle définie par les professionnels dela semence comme la qualité physiologique ou vigueur. Elle est estimée par deuxtests principaux : faculté germinative et détérioration contrôlée.La proportion de gousses de différents âges au sein du couvert est le résultatdes conditions de croissance pendant tout le cycle. Plus elles sont favorables, plusles gousses sont nombreuses et les écarts de stade entre gousses élevés. En effet,les conditions de croissance déterminent le nombre de ramifications ...
Publié le : vendredi 23 septembre 2011
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Proposition de DEA suivi d’une thèse
(2002-2005)
Etude et modélisation de l’évolution de la qualité des semences au cours
de la dessiccation chez le haricot porte-graines (
Phaseolus vulgaris
L.)
Etat des travaux antérieurs
Le laboratoire d’écophysiologie végétale et d’agronomie (LEVA) de l’ESA
d’Angers conduit un programme de recherche sur l’élaboration de la qualité des
semences sur le porte-graines depuis 1992. Ces travaux ont conduit à une thèse
(Coste, 1999) et plusieurs publications (Coste et al., 2000 ; Coste et al., 2001).
La principale conclusion de ces travaux est la suivante. A la récolte, la qualité
d’un lot de semences de haricot est le résultat de l’interaction entre trois variables :
-
la proportion de gousses de différents âges au sein du couvert ;
-
la vitesse de dessiccation des grains de ces différentes populations de
gousses ;
-
la vitesse de dégradation de la qualité après la fin de la dessiccation de
chaque population.
La qualité retenue dans ces travaux est celle définie par les professionnels de
la semence comme la qualité physiologique ou vigueur. Elle est estimée par deux
tests principaux : faculté germinative et détérioration contrôlée.
La proportion de gousses de différents âges
au sein du couvert est le résultat
des conditions de croissance pendant tout le cycle. Plus elles sont favorables, plus
les gousses sont nombreuses et les écarts de stade entre gousses élevés. En effet,
les conditions de croissance déterminent le nombre de ramifications végétatives, la
durée de la floraison et l’importance des avortements de jeunes gousses.
Au sein d’une population de gousses d’âges voisins,
la dessiccation
est très
rapide (moins d’une semaine) mais présente une forte variabilité due aux différences
de positions sur la plante ou au sein du peuplement. Par contre, entre populations
d’âges différents, peu d’écarts ont été observés en 95 et 96. Enfin, les techniques de
pré-récolte comme l’andainage ou la défoliation accélèrent le séchage. D’autre part,
la perte d’eau des grains s’accompagne d’une perte d’eau des gousses qui peut être
mise en relation avec un changement de texture et de couleur de ces gousses. Les
grains perdent leur couleur verte et blanchissent après la fin de la dessiccation.
La qualité
, estimée par la faculté germinative après 11 jours de détérioration
contrôlée, se dégrade dès la phase de dessiccation. Cette dégradation peut être
décrite par une relation linéaire caractérisée par un niveau de vigueur à la fin de la
dessiccation et une vitesse de dégradation constante après la fin de la dessiccation.
Cette relation indique que la vitesse de dégradation est très probablement
déterminée par des phénomènes ayant lieu pendant la dessiccation, c’est à dire
pendant la période d’acquisition de l’aptitude à la conservation. Les paramètres de
cette relation sont constants pour des populations de gousses différant par l’âge ou
la position sur la plante (résultats 96) mais varient selon les années et les techniques
de pré-récolte.
Hypothèses de recherche pour le travail proposé
Les travaux précédents conduisent à distinguer deux échelles de travail :
-
celle des différentes sous - populations de gousses caractérisées par un
âge et une position dans le couvert ;
-
celle du peuplement permettant d’intégrer les sous - populations au niveau
de la parcelle.
Pour une sous – population donnée,
les hypothèses peuvent être
schématisées de la façon suivante :
Le microclimat au niveau des gousses détermine la vitesse de dessiccation
des gousses et des grains qu’elles contiennent ; les variables climatiques impliquées
dans cette perte d’eau sont très probablement la température et l’humidité relative
mais aussi peut-être la vitesse de renouvellement de l’air ou d’autres variables.
Le microclimat a aussi une action sur la dégradation de la qualité comme le
souligne les variations observées entre années et techniques de pré-récolte lors des
travaux antérieurs. Cependant, la lecture de la bibliographie (Farrant et al., 1997 ;
Walters, 1998) suggère deux hypothèses : soit il existe une relation directe entre
vitesse de dessiccation et dégradation de la qualité (1), soit le microclimat détermine
aussi la dégradation de la qualité mais pas de la même façon que la dessiccation(2).
Le microclimat au sein du couvert et donc pour chaque sous - population va
varier en fonction du climat général et des états successifs du peuplement au cours
de la dessiccation : en effet, les gradients d’humidité relative et dans une moindre
mesure de température observés en 2000 sont probablement liés à la superposition
des étages foliaires et aux pertes d’eau aux différents niveaux du couvert. Ces états
2
Microclimat
pendant la
dessiccation
(T, Hr, vent + ?)
Vitesse de
dessiccation
Dégradation
de la qualité
Etats du
peuplement
Climat
1
dépendent probablement eux-mêmes de l’état hérité des étapes de croissance
précédentes, de la vitesse de sénescence et de chute des feuilles et de la vitesse de
dessiccation des gousses.
Pour passer à l’échelle du peuplement végétal, il est nécessaire de connaître
la distribution des gousses dans chacune des sous – populations. Deux possibilités
existent :
- décrire cette distribution à l’aide de comptages à la fin du remplissage des
grains des gousses les plus jeunes ; ceci implique de pouvoir classer les gousses
selon leur stade à l’aide d’un indicateur non destructif et facile à mettre en oeuvre
(travaux en cours) ;
- partir des modèles d’élaboration du rendement et de la croissance existants
(Beangro par exemple) et essayer de faire la liaison avec la distribution des âges à la
fin du cycle.
Travaux à conduire sur l’ensemble de la période
Ces travaux découlent directement des hypothèses précédentes. Ils peuvent
se décomposer en quatre étapes :
1-
Caractériser
et
paramétrer
les
relations
entre
les
variables
microclimatiques, les vitesses de dessiccation et les pertes de qualité. Ceci se fera à
l’aide de dispositifs en conditions contrôlées (mini-séchoirs, enceintes climatiques) et
sera validé par des essais en serre et au champ.
2 - Adapter les modèles existants pour caractériser la distribution des âges
des gousses à la fin du cycle. Des expérimentations en serre et surtout au champ
seront nécessaires pour paramétrer et valider les adaptations proposées.
3 - Caractériser les gradients microclimatiques au sein du couvert et les relier
à la dynamique des états du peuplement pendant la dessiccation. Des transferts de
connaissances et de méthodes pourront se faire à partir des travaux conduits par les
bioclimatologistes aux étapes antérieures du fonctionnement du peuplement végétal.
Des dispositifs et mesures appropriées pourront être mis en place principalement au
champ.
4- Elaborer un modèle d’évolution de la qualité du lot au cours de la
dessiccation et tester ses possibilités d’aide à la décision pour le choix des dates de
récolte et de techniques de prérécolte.
Bibliographie
Coste, F. (1999). Etude de la variabilité de la qualité des semences d'un haricot de
type " déterminé " (
Phaseolus vulgaris
L., cv. Vernel): effets de l'apparition
séquentielle des organes reproducteurs et leur localisation sur la plante. Thèse de
doctorat, soutenue à l'INAPG le10/11/99, Paris.
Coste, F., Y. Crozat , and B. Ney. (2000). Despite age and position heterogeneity in a
bean plant (
Phaseolus vulgaris
L.), a unique developmental rate for all seeds. O.
Christen, Dr. and F. Orden, Dr. (ed.) 2000. 3rd International Crop Science Congress
2000 (ICSC), Hamburg, Germany. 17-22 August 2000. European Society of
Agronomy (ESA).
Coste, F., Y. Crozat , and B. Ney. 2001. Seed development and seed physiological
quality of field grown beans (
Phaseolus vulgaris
L.). Seed Science and Technology,
29 : 121-136.
Farrant, J.M., N.W. Pammenter, P. Berjak, and C. Walters. (1997). Subcellular
organization and metabolic activity during the development of seeds that attain
different levels of desiccation tolerance. Seed Science Research 7:135-144.
Walters, C. (1998). Understanding the mechanisms and kinetics of seed aging. Seed
Sci. Res. 8:223-244.
Objectifs du DEA
Contribution à la première étape du programme d’ensemble :
-
valider les dispositifs expérimentaux d’étude de l’effet du microclimat mis
en place en 2001
-
paramétrer les relations entre vitesses de dessiccation et variables
microclimatiques à l’aide de deux années d’expérimentation en conditions
contrôlées et au champ
-
obtenir des références supplémentaires sur les relations vitesse de
dessiccation – qualité des semences
Conditions de réalisation du DEA et de la thèse
Le DEA et la thèse se dérouleront au sein du laboratoire d’écophysiologie
végétale et d’agronomie (LEVA) dirigé par M. Yves Crozat (HDR). Elle sera encadrée
directement par deux enseignants chercheurs du laboratoire : F. Coste et M.P.
Raveneau. Un comité de pilotage sera constitué par des membres des équipes
partenaires du programme (FNAMS-LABOSEM, BIOCEM-Vilmorin, SNES-GEVES)
et par un bioclimatologiste de l’INRA de Grignon ou de l’ENSAM de Montpellier.
La bourse de thèse est financée dans le cadre d’un programme du contrat de
plan Etat – Région des Pays de la Loire.
Pour le DEA, l’indemnité de stage est de 2000 F/mois plus frais de
déplacements.
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