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

Coste

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• Publié par: Phoos
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• Langue: Français

Extrait

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.