Réponses morphologiques et physiologiques de différents génotypes de blé au stress de refroidissement : un signal pour expliquer la perte de rendement

Citation

Li, P.F., Ma, B.L., Xiong, Y.C., Zhang, W.Y. (2017). Morphological and physiological responses of different wheat genotypes to chilling stress: a cue to explain yield loss. Journal of the Science of Food and Agriculture, [online] 97(12), 4036-4045. http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.8271

Résumé en langage clair

Le stress de refroidissement est l’un des facteurs limitant la croissance et le développement des cultures, ce qui entraîne une baisse du rendement grainier. Les plants ont tendance à subir d’innombrables changements dans leurs caractéristiques morphologiques, biochimiques et physiologiques lorsqu’ils subissent un stress de refroidissement. Dans la plupart des cas, le stress de refroidissement peut réduire considérablement la surface foliaire viable ainsi que la production et l’accumulation de glucides, ce qui finit par nuire au rendement final. L’inhibition de la photosynthèse induite par le stress de refroidissement pourrait entraîner des dommages par photo-oxydation, car les photosystèmes I et II sont particulièrement sensibles au stress thermique, et l’inhibition de certains composants est irréversible. La source ou le puits est-il limité par le stress de refroidissement? Quel facteur jouerait un rôle critique dans la perte de rendement? Les deux questions demeurent peu claires en ce qui a trait à la physiologie de l’anti-refroidissement. Nous avons émis l’hypothèse qu’un processus source-puits déséquilibré pourrait avoir une incidence importante sur la formation du rendement chez différents génotypes de blé soumis à un stress de refroidissement. Dans la présente étude, nous avons sélectionné six différents génotypes de blé pour vérifier cette hypothèse dans des conditions de croissance contrôlées. Les objectifs étaient les suivants : 1) étudier les réponses morphologiques, physiologiques et biochimiques de différents génotypes de blé au stress de refroidissement; 2) mettre en évidence le mécanisme écophysiologique de la perte de rendement des différents génotypes de blé soumis à un stress de refroidissement. Une meilleure compréhension des mécanismes écophysiologiques de la formation du rendement en cas de stress de refroidissement est une question fondamentale. La présente étude a montré que les génotypes de blé diploïdes et tétraploïdes obtenaient de plus grandes surfaces foliaires et des taux de photosynthèse relativement élevés, mais qu’ils n’avaient finalement qu’un rendement faible ou nul en cas de stress de refroidissement. Chez les génotypes hexaploïdes, la surface foliaire et le taux de photosynthèse sont demeurés faibles, et les glucides hydrosolubles peuvent être stockés de manière substantielle. Ce phénomène aide à présenter un puits sans entrave et à assurer l’approvisionnement en assimilats pour la photosynthèse, le transport de la source au puits et la demande, ce qui permet à ces génotypes d’obtenir des rendements en grains relativement stables sous un stress de refroidissement. Ainsi, ces résultats ont montré que la communication de la source au puits était un facteur clé pour garantir un rendement grainier élevé et stable en cas de stress de refroidissement chez les génotypes de blé modernes.

Résumé

© 2017 Sa Majesté la Reine du chef du Canada. Journal of The Science of Food and Agriculture © 2017 Society of Chemical Industry CONTEXTE : Le mécanisme écophysiologique de la perte de rendement du blé résultant du stress de refroidissement est une question scientifique fondamentale. Cependant, des études antérieures ont porté sur les blés hexaploïdes et peu d’études se sont penchées sur la plasticité morphologique et physiologique des plants de blé. Six différents génotypes de blé ont été mis à l'essai sous un stress de refroidissement afin d'étudier les paramètres physiomorphologiques ainsi que la perte de rendement grainier dans les chambres de croissance. RÉSULTATS : Le stress de refroidissement a entraîné une perte significative de rendement grainier chez tous les génotypes. En présence d'un stress de refroidissement, les blés diploïdes n’ont pas eu de récolte, et les génotypes tétraploïdes ont également subi une importante perte de rendement grainier par rapport au groupe témoin. En revanche, les génotypes hexaploïdes ont acquis un taux de maintien du rendement grainier relativement élevé chez trois espèces. CONCLUSIONS : Les génotypes de blé diploïdes et tétraploïdes ont conservé une superficie foliaire relativement grande et des taux de photosynthèse élevés, mais leur nombre de faisceaux vasculaires et de talles productives a diminué de manière significative en raison de l’inhibition de la croissance par les puits en cas de stress de refroidissement. Les blés hexaploïdes avaient une surface foliaire et un taux de photosynthèse relativement faibles. Ces génotypes emmagasinaient plus de glucides solubles et présentaient une meilleure capacité d'amélioration des puits, assurant la translocation et la redistribution des assimilats. Nos résultats ont fourni une nouvelle compréhension théorique de la stabilisation du rendement dans le processus de domestication des génotypes de blé soumis à un stress de refroidissement. © 2017 Sa Majesté la Reine du chef du Canada. Journal of The Science of Food and Agriculture © 2017 Society of Chemical Industry.

Date de publication

2017-09-01

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