Le blé hexaploïde moderne diffère de ses ancêtres diploïdes et tétraploïdes par le ratio de tolérance et d’évitement dans sa stratégie de réponse au stress

Citation

Li, P.F., Ma, B.L., Xiong, Y.C. (2018). Modern hexaploid wheat differs from diploid and tetraploid ancestors in the importance of stress tolerance versus stress avoidance, 69(3), 265-277. http://dx.doi.org/10.1071/CP17224

Résumé en langage clair

Ces dernières décennies, la planète est le théâtre de changements climatiques rapides. D’après les prévisions, la température planétaire moyenne devrait augmenter de manière marquée au cours du présent siècle, et les températures de l’air devraient enregistrer une hausse de 1,1 à 6,4℃. Dans le domaine de l’amélioration des plantes, les phytogénéticiens cultivent souvent des céréales de printemps en serre pendant l’hiver afin d’accélérer la succession des générations. Dans ces conditions, les plantes sont souvent exposées à des températures élevées, mais souffrent d’un rayonnement relativement faible. Il est crucial de comprendre comment la combinaison de stress de températures élevées et de faible rayonnement influe sur la croissance, le développement et l’allocation de la biomasse, et quels mécanismes ont été acquis par les génotypes de blé de différents degrés de ploïdie pour s’adapter à pareilles conditions défavorables, que ce soit par des processus de sélection naturelle ou anthropique. Nous avons posé l’hypothèse que la stratégie d’adaptation pouvait être un autre facteur important qui a une incidence sur la formation du rendement dans différents génotypes de blé. Pour tester cette hypothèse, nous avons conçu une étude dans des conditions ambiantes contrôlées pour : 1) étudier les réponses physiologiques et biochimiques de génotypes de blé présentant trois différents degrés de ploïdie en réponse à un stress qui combine des températures élevées et un faible rayonnement; 2) caractériser les stratégies d’adaptation de divers génotypes de blé en réponse à des conditions ambiantes défavorables. Notre étude visait à trouver le lien entre les mécanismes d’adaptation et la formation du rendement. Cela devrait fournir aux chercheurs et aux phytogénéticiens des éléments clés pour comprendre les stratégies d’adaptation des plantes cultivées face aux stress abiotiques accrus dans le cadre des changements climatiques prévus.

Dans la présente étude, nous avons comparé des génotypes de blé de différents degrés de ploïdie dans des conditions de températures élevées et de faible rayonnement. Nous avons constaté que les génotypes diploïdes et tétraploïdes présentaient une plus grande capacité d’évitement lorsqu’ils étaient exposés à un stress de températures élevées et de faible rayonnement. Toutefois, cette stratégie d’adaptation s’est traduite par une plus grande perte de rendement récoltable. Par contre, le blé hexaploïde moderne a acquis une meilleure tolérance au stress grâce à une osmorégulation efficace, à des systèmes antioxydants, à la conservation de l’eau dans les feuilles et à sa capacité photosynthétique. Nos résultats indiquent qu’au cours de l’évolution du blé dont le génotype est passé de diploïde à tétraploïde, puis à hexaploïde dans les variétés modernes, la stratégie de réponse au stress s’est déplacée d’une stratégie d’évitement vers une stratégie de tolérance. Les stratégies d’évitement et de tolérance ont des effets différents sur la formation du rendement. Le renforcement de la tolérance au stress est susceptible d’améliorer le potentiel de rendement. Cette stratégie de tolérance conserve un net avantage par rapport à la stratégie d’évitement dans des conditions de stress qui combinent des températures élevées et un faible rayonnement.

Résumé

2018. Le droit d’auteur de la Couronne du Canada et les auteurs. La combinaison de températures élevées et de faible rayonnement est un stress ayant des effets négatifs sur la production de blé. Toutefois, les mécanismes écophysiologiques connexes ne sont pas bien documentés pour les espèces de blé de différentes origines génétiques. Nous avons effectué une expérience de culture de blé en pot en enceintes de croissance en vue d’analyser les stratégies dominantes de génotypes de blé de différents degrés de ploïdie lorsqu’ils sont exposés à un stress de températures élevées et de faible rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) (30 °C-25 °C; 200 μmolm-2 s-1) par comparaison à des conditions normales de croissance (20 °C-15 °C; 400 μmolm-2 s-1 PAR). Les génotypes de blé diploïdes et tétraploïdes ont présenté une meilleure capacité d’évitement du stress de températures élevées et de faible rayonnement que les génotypes de blé hexaploïdes. Ces blés diploïdes et tétraploïdes ont produit une biomasse végétale élevée dans les conditions de contrôle, mais une quantité considérablement réduite dans les conditions de stress. Dans leur réponse adaptative en vue d’éviter le stress, ils ont réduit fortement le développement de leurs organes végétatifs, essentiellement la surface foliaire. Ces génotypes ont donc produit des rendements inférieurs. Par contre, les variétés de blé hexaploïdes modernes ont affiché une plus grande tolérance au stress et ont produit des rendements plus élevés grâce à une plus grande surface foliaire verte, à une teneur relative en eau plus élevée et à des teneurs en proline et en sucre soluble plus élevées. Nous avons estimé que l’importance relative de ces stratégies de tolérance et d’évitement comptait respectivement pour 60 % et 22 % des écarts de rendement en grain. Notre étude a démontré que dans des conditions de stress combinant des températures élevées et un faible rayonnement, le blé hexaploïde moderne a acquis dans sa stratégie de réponse au stress, une plus grande proportion de tolérance que d’évitement.

Date de publication

2018-01-01

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