Rendement en grains, port des racines et verse de huit génotypes de colza en réponse à une courte période de stress thermique durant la floraison

Citation

Wu, W., Shah, F., Duncan, R.W., Ma, B.L. (2020). Grain yield, root growth habit and lodging of eight oilseed rape genotypes in response to a short period of heat stress during flowering. Agricultural and Forest Meteorology, [online] 287 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2020.107954

Résumé en langage clair

Dans presque tous les scénarios, on prévoit que la température moyenne mondiale s’intensifiera d’au moins 1 °C au cours du XXIe siècle. Le stress thermique élevé est l’augmentation de la température de l’air au-dessus d’un seuil, pendant une durée suffisamment longue pour avoir un effet négatif sur la croissance des plantes. Ce phénomène est devenu une préoccupation majeure, particulièrement à la lumière des changements climatiques. Des recherches récentes ont porté sur les conséquences possibles du changement climatique sur la production agricole au moyen d’essais in situ et de modèles climatiques mondiaux. Il est possible d’élaborer des stratégies efficaces d’acclimatation et d’adaptation pour faire face au changement climatique. Le canola (Brassica napus L) est l’une des principales cultures d’oléagineux au Canada. Le canola est plus sensible aux températures élevées que les plantes C4, comme le maïs, et certaines autres cultures C3, comme le blé. Les températures moyennes quotidiennes de l’air supérieures à 32 °C et qui durent une semaine ou plus au cours d’une saison de croissance donnée sont très courantes dans les Prairies semi-arides et l’est du Canada. De telles températures élevées peuvent influer sur le taux de métabolisme d’une culture, ce qui peut réduire au minimum l’accumulation de biomasse et la formation de graines. Dans l’est du Canada, on a observé une réduction du rendement allant jusqu’à 40 % en raison des températures élevées. Nous avons conçu une étude en chambre de croissance contrôlée avec les principaux objectifs suivants pour (i) examiner les réponses de différents génotypes de B. napus à une courte période de stress thermique au début de la floraison et l’impact qui en résulte sur les caractères racinaires et le rendement grainier, (ii) évaluer la fiabilité des techniques de CE et d’IE pour déterminer les caractéristiques morphologiques des racines et les différences génotypiques dans la réaction à une exposition aiguë au stress thermique; mécanismes sous-jacents. Nous avons mis en évidence d’importantes différences génotypiques sur le plan du rendement grainier, de la croissance des racines et de la résistance à la verse en réponse au stress thermique. Les génotypes tolérants à la chaleur, comme l’Invigor 5440, présentaient systématiquement un rendement grainier supérieur, de meilleurs caractères racinaires et des valeurs de capacité électrique (CE) plus élevées. Ces génotypes de B. napus ont présenté une réponse limitée au stress dû à la température élevée en termes d’impact négatif sur des paramètres importants. À l’inverse, les génotypes sensibles à la chaleur présentaient un rendement grainier inférieur, une croissance racinaire inférieure et des valeurs de CE plus faibles. La corrélation simple de Pearson et l’analyse PCA ont révélé une relation plus forte entre la CE et les caractères racinaires et le rendement grainier. Cette étude laisse supposer que la conductivité électrique pourrait être utilisée de manière fiable comme indicateur non destructif pour l’évaluation des réponses génotypiques de B. napus à la chaleur et à d’autres stress abiotiques. Le stress thermique augmentait significativement le risque de verse, comme en témoigne la réduction de la résistance à la flexion de la tige et le faible facteur de sécurité contre la verse; Par contre, elle n’a pas influé de manière uniforme sur la gravité de la verse des racines en ce qui concerne le facteur de sécurité des racines et la résistance de l’ancrage, puisque la racine pivotante n’a pas été affectée par le stress à court terme lié à la température élevée.

Résumé

L’augmentation de la température causée par les changements climatiques mondiaux nuit à la fois à la croissance et au développement du canola (Brassica napus L. ) et entraîne une réduction catastrophique de la productivité. Il est urgent de comprendre comment ces températures croissantes influeront sur la croissance du canola en termes de caractères racinaires, de rendement grainier et de résistance à la verse afin de maximiser la production au cours des prochaines décennies. Nous avons évalué un ensemble de huit génotypes de B. napus dans des environnements contrôlés avec deux traitements de température : 23/17 °C comme température optimale (témoin) et 27,0/24,3 °C comme stress thermique moyen. Les caractères des racines ont été évalués à l’aide de méthodes destructives et non destructives, comme la capacité électrique (CE) et l’impédance électrique (EI). Nous avons effectué des essais simulés de verse des racines et des tiges pour déterminer le risque de verse des racines et celui de la verse des tiges, respectivement. Le stress dû à une température élevée a supprimé de manière significative les caractères morphologiques des racines, réduit la fertilité des gousses de 28 % en moyenne et le rendement grainier de 34 %, tout en réduisant la CE (10 %) et en augmentant l’IE (17 %). Nous avons également observé une relation significative entre la CE et les caractères racinaires (R2=0,53–0,59 yield) et le rendement grainier (R2=0,29*). Le traitement à haute température a réduit la résistance à la flexion de la tige de 7 % et le facteur de sécurité de la tige de 11 %, mais n’a pas eu d’effet constant sur la résistance de l’ancrage racinaire et le facteur de sécurité racinaire. La présente étude semble indiquer que le risque de réduction du rendement attribuable à la baisse du taux de réussite de la fertilisation et à la verse, particulièrement la verse des tiges, augmente durant les courtes périodes de stress dû aux températures élevées. De plus, la CE pourrait être appliquée comme technique non destructive pour l’évaluation de la morphologie des racines et des différences génotypiques dans la tolérance des plants de canola au stress thermique.

Date de publication

2020-06-15

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