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Architecture et fonctionnement des espèces fruitières
(ACR)
- Mot(s) clé(s) :
Objet d'étude : abricotier, arbre fruitier, olea europaea, olivier, pommier, prunus armeniaca
Démarche, discipline : Biologie du développement, Génétique des plantes
Dispositif technique et méthode d'étude : conduite de la plante, transgénèse
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Objet d'étude : abricotier, arbre fruitier, olea europaea, olivier, pommier, prunus armeniaca
Démarche, discipline : Biologie du développement, Génétique des plantes
Dispositif technique et méthode d'étude : conduite de la plante, transgénèse
Phénomène, processus et fonction : développement végétatif, lignification
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- Description détaillée :
- Caractérisation structurale et fonctionnelle de génotypes de référence

Il s'agit ici Afficher la suite
- Caractérisation structurale et fonctionnelle de génotypes de référence

Il s'agit ici d'étudier simultanément la structure et le fonctionnement de systèmes aériens adultes. Notre objectif est de mieux comprendre les interactions entre les stratégies architecturales et fonctionnelles de génotypes de référence et la gamme de réactions qu'ils expriment en réponse à leur environnement. Par ailleurs, les interactions entre organes ou parties de plantes interviennent dans les processus de développement, sous la forme de compétitions, notamment pour l'eau et les assimilats. Les caractéristiques architecturales et fonctionnelles de l'arbre résultent donc à tous moments d'un équilibre entre les potentialités endogènes et les contraintes de l'environnement. Nous étudions donc conjointement la plasticité structurale et la plasticité des processus physiologiques se déroulant à l'interface plante/environnement.

L'approche développée consiste à étudier les différents niveaux d'organisation de l'arbre (métamères pousses, systèmes ramifiés et arbre entier . Deux processus ont été particulièrement étudiés : (i) l'édification des pousses feuillées et l'acquisition de la forme des axes ligneux ; (ii) le développement des bourgeons axillaires portés à l'aisselle de chaque noeud. De façon complémentaire, des caractérisations architecturales ont été effectuées à des niveaux plus complexes, branches et arbres. Ces recherches comprennent également l'étude de la réponse du végétal à diverses manipulations qui a conduit à de nouvelles propositions en terme de conduite de l'arbre.

Les fonctions physiologiques étudiées se déroulent à l'interface des systèmes aériens et de leur environnement et sont principalement (i) l'interception de la lumière et l'acquisition du carbone, (ii) sa répartition, en terme d'allocation de biomasse (iii) les flux hydriques.
L'interception de la lumière est caractérisée en fonction du type de rameau et en fonction de sa position dans la frondaison. Cette approche sera développée (i) pour différents génotypes d'architectures contrastées (ii) sur des arbres soumis à différentes manipulations de conduite. Les lois d'allocation de la biomasse au sein du système ramifié sont abordées, afin d'examiner (i) la contribution à l'élaboration de la forme et (ii) la part prise dans la variabilité de qualité des fruits. Les flux d'eau et les conductivités hydrauliques seront également mesurés sur les différents génotypes. Nous cherchons notamment à tester les hypothèses de différences de régulation stomatique et de conformations structurales par rapport aux différences de flux hydriques constatées entre génotypes.

Ces études structures-fonctions sont étendues à l'arbre entier, en prenant en compte l'architecture des systèmes racinaires. En effet, chez les espèces fruitières, peu de connaissances sont actuellement disponibles sur l'architecture racinaire y compris des porte-greffe de référence. Cette situation nous a conduit à engager en 2001 des études sur la dynamique de croissance et sur l'organisation des systèmes racinaires, chez deux génotypes de pommier en cours de sélection, en comparaison avec le porte-greffe de référence M9. Outre l'acquisition de connaissances sur la croissance et la ramification racinaire de génotypes de pommier, cette étude a pour objectif d'analyser les interactions entre croissance racinaire et aérienne et leurs conséquences en termes de fonctionnement hydrique.

Chaque fois que cela se révèle approprié, des démarches de modélisation sont mises en oeuvre, en collaboration avec d'autres unités, en particulier l'AMAP et le PIAF (INRA Clermont-Ferrand). Ainsi, le développement axillaire a été abordé par la comparaison statistique et la modélisation de séquences de ramification et de filiations axillaires Les méthodes utilisées, ont été mises au point sur pommier et abricotier mais également sur d'autres espèces pérennes. Le modèle RATP (Radiation, Absorption, Transpiration et Photosynthèse), développé au PIAF, est actuellement en cours d'application sur différents génotypes de pommiers. Enfin, un modèle biomécanique a été mis en oeuvre, en collaboration avec le LMGC(Université Montpellier II) pour étudier les facteurs prépondérants dans l'acquisition de la forme des axes ligneux sous chargement.

- Génétique moléculaire de populations hybrides

L'étude du déterminisme génétique des principales composantes architecturales est développée sur pommier et le poirier en collaboration avec l'Unité d'Amélioration des espèces fruitières et ornementales de l'INRA d'Angers, sur l'abricotier en collaboration avec l'unité UGAFL à Avignon, et sur l'olivier en collaboration avec l'UMR DGPC. Les caractères à étudier sur des populations hybrides doivent être choisis, en fonction de leur stabilité vis a vis de l'environnement. Des études sont donc en cours pour appuyer ce choix, sur le pommier, l'abricotier et l'olivier. De plus, des questions méthodologiques liées à l'échantillonnage dans les populations (nombre d'arbre décrits) et au sein des individus (nombre et stade de développement des rameaux décrits) sont actuellement abordées. Ces éléments contribuent à préciser les composantes architecturales pertinentes sur le plan agronomique en vue d'en étudier le déterminisme génétique, en particulier par la recherche de QTL.

- Approche moléculaire de la lignification

Une approche par transgenèse a été engagée depuis 2001 pour produire des transformants de pommier, modifiés dans la fonction de lignification. Les premiers travaux ont porté sur deux gènes d'enzymes impliquées dans la voie de biosynthèse des lignines (Cinnamoyl CoA Réductase (CCR) et Cinnamyl Alcool Deshydrogénase (CAD). L'objectif à moyen terme est de générer des transformants perturbés d'une part pour la rigidité des rameaux et d'autre part, dans les relations entre les différents puits de carbone de ces rameaux (croissance Iaire , IIaire, fruits).

- Le projet d'équipe est engagé depuis 1998 autour du thème « Architecture et fonctionnement des Espèces Fruitières ». Durant la période 1998-2000, nos recherches ont porté sur :
(i) l'analyse architecturale et l'étude de sa diversité chez diverses espèces fruitières, principalement le pommier, l'abricotier et l'olivier et, dans une moindre mesure, le poirier et le cerisier ;
(ii) l'approche intégrative de leur fonctionnement et de la physiologie de la fructification.

Trois autres thèmes de recherche ont également été développés, pour des raisons historiques et du fait de l'arrivée dans l'équipe de nouvelles personnes : (i) la gestion des ressources génétiques chez l'olivier ; (ii) l'interaction plante-pathogène dans le cas de l'interaction Prunus-Plum Plox Virus ; (iii) la biologie du développement de la baie de raisin. Les deux premiers thèmes seront abandonnés fin 2002.

Compte-tenu du renouvellement de l'UMR BDPPC durant 4 ans, nous avons choisi de compléter les recherches engagées sur l'architecture et la morphologie des espèces fruitirèes par l'étude de fonctions impliquées à l'échelle moléculaire dans l'édification des pousses feuillées, chez le pommier.

Chez les arbres fruitiers, l'enjeu est de contribuer à l'obtention de variétés innovantes, non seulement sur les caractères de résistance et de qualité des produits, mais également en terme de facilité de conduite et de respect de l'environnement. Pour cela, les nouvelles obtentions variétales devront avoir une architecture permettant un développement végétatif réduit et une entrée en fructification rapide, une « autorégulation » et une régularité des fructifications.

Sur le plan de la recherche finalisée, une expertise a été développée depuis quelques années, sur la conduite de l'arbre fruitier en verger. Ses objectifs sont la formalisation d'itinéraires techniques favorisant régularité et qualité de la production. Cette expertise se concrétise par l'animation par l'INRA des réseaux de Recherche-Application Mafcot (Maîtrise de la Fructification - Concepts et Techniques) sur plusieurs espèces tempérées : pommier, poirier, cerisier et tropicales (manguier). Dans le cadre de l'UMR 1098, l'expertise sur la plante entière constitue un des axes originaux de l'équipe AFEF. Elle est à la base d'une collaboration étroite avec d'autres secteurs et départements INRA dans le cadre de deux Actions Transversales :
- AT "Production Fruitière Intégrée (PFI) - Enjeux et conséquences socio-économiques pour la filière" 2000-2003 - Coordination : R Habib (Dép. Environnement et Agronomie).

Au niveau national :

- les groupes Fruits et Vigne du DGAP
- les autres Départments INRA, notamment EFPA et EA, via des Actions Transversales (REA, PFI, PIC)
- Université de Toulouse (Programme Lignification)

Au niveau International :

HortResearch (Nouvelle-Zélande, programme fruits)
Copérations bilatérales avec l'Espagne (IRTA), le MAroc (PRAD Olivier)
Participation aux Symposium et Congrés de l'ISHS, IPRGAI et OEPP


Pour l'enseignement :

EDBI 167
USTL et Fac. de Pharmacie
DAA Agro-Horti, AAIM
INH Angers
INA-PG
CIHEAM Saragosse (Espagne)
Université de Mendoza (Argentine)
Université de Kasetsart (Thailande)
L'objectif de l'équipe AFEF est d'étudier le développement de l'arbre fruitier aussi bien par une analyse détaillée de l'élaboration de son architecture aérienne que par divers aspects de son fonctionnement physiologique et des composantes génétiques qui les déterminent.
Compte tenu de notre positionnement dans le champ thématique « Biologie du Développement » du Schéma Stratégique du Département de Génétique et d'Amélioration des Plantes de l'INRA et de notre insertion dans l'UMR 1098, nous nous fixons comme nouvel objectif l'étude de fonctions impliquées à l'échelle moléculaire dans l'édification des pousses feuillées, chez le pommier. Voir ci dessus : état d'avancement et bilan L'activité scientifique de l'équipe « Architecture et fonctionnement des Espèces Fruitières » est organisée autour de deux thèmes principaux :
(i) l'analyse architecturale et l'étude de sa diversité chez diverses espèces fruitières, principalement le pommier et, en application chez l'abricotier et l'olivier ;
(ii) l'approche intégrative de leur fonctionnement physiologique ;
qui sont abordés par la caractérisation structurale et fonctionnelle de génotypes de référence et par l'étude de la génétique moléculaire de populations en ségrégation.

Ce programme est accompagné d'un point de vue méthodologique par l'adaptation aux espèces fruitières de modèles stochastiques de représentation et d'analyse de l'architecture des plantes ainsi que de modèles de fonctionnement.

Depuis 2000, et de façon complémentaire aux deux thèmes précédents, nous avons choisi d'orienter notre effort de recherche vers l'étude de fonctions impliquées à l'échelle moléculaire dans :
(i) la xylogenèse chez le pommier : croissance secondaire et interaction avec le port de l'arbre ; Réduire

- Champs de rattachement :
 

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