Effet d'un rapport de Sillicium sur la senescence foliaire et les performances agronomiques du colza

Effect of silicon supply on foliar senescence and agronomic performances of rapeseed

• Auteur / Autrice : Cylia Haddad
• Direction : Philippe Etienne, Philippe Lainé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques, biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 17/12/2018
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecophysiologie végétale, agronomie et nutritions NCS (Caen ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Ourry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Etienne, Philippe Lainé, Céline Masclaux-Daubresse, Jean Dominique Meunier, Mustapha Arkoun
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Masclaux-Daubresse, Jean Dominique Meunier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes

Plantes -- Vieillissement

Silicium

Azote

Absorption

Mots clés libres

Sénescence

Agrononomic indexes

Nitrogen

Rapeseed

RNAseq

Senescence

Silicon

Uptake

Résumé

Le colza (Brassica napus L.) est une plante de grande culture nécessitant de forts intrants azotés et présentant une faible Efficience d’Utilisation de l’Azote (EUA) principalement due à une faible efficience de remobilisation cet élément durant la sénescence foliaire. Actuellement, une amélioration du bilan agroenvironnemental de la culture du colza, nécessite la mise au point de nouvelles pratiques culturales permettant de maintenir (voire d’améliorer) son rendement tout en limitant les doses d’intrants azotés. Dans ce contexte, l’utilisation d’éléments bénéfiques tels que le silicium (Si) dont les effets ont déjà été démontrés dans la tolérance à certains stress nutritionnels (phosphore et potassium) constitue une alternative intéressante. Les objectifs de cette étude visent à étudier l’effet du Si (i) sur la progression de la sénescence foliaire, l’absorption et la remobilisation de l’azote et les performances agronomiques du colza cultivé en hydroponie ou en conditions de plein champ et soumis ou non à une limitation ou une privation en azote. Nos travaux montrent, qu’en dépit de son caractère faiblement accumulateur en Si, le colza absorbe le Si puis le stocke essentiellement au niveau racinaire. Par ailleurs, un apport de Si de courte durée (7 jours ; 1,7 mM) à des jeunes plantes privées en azote provoque un retard de sénescence des feuilles matures associé un maintien de leur teneur en chlorophylles et de leur activité photosynthétique. De plus, au champ, un apport de Si (12 kg ha-1) à des plantes cultivées avec 160 kg N ha-1 s’accompagne d’une augmentation du rendement grainier (+4,2 quintaux ha-1). L'utilisation de l’indice agronomique «Agronomic Nitrogen Recovery (ANR)» combinée à l’étude de l’expression de gènes codant des transporteurs d’azote (BnaNRT1.1, BnaNRT2.1, BnaAMT1.1) montrent que le Si agit notamment en stimulant l’absorption de l’azote chez le colza. Enfin, une analyse différentielle par RNAseq des transcriptomes racinaires de jeunes plantes traitées ou non avec du Si pendant une courte durée (7 jours ; 1,7 mM), montre que le Si module l’expression de 1079 gènes, 334 étant induits et 745 réprimés. Ce résultat indique qu’en plus de son rôle mécanique, le Si exerce également un rôle signalétique.

Rapeseed (Brassica napus L.) is a crop that requires high nitrogen inputs and has a low Nitrogen Utilization Efficiency (NUE) mainly due to a low remobilization efficiency during leaf senescence. Currently, an improvement of the agro-environmental balance of rapeseed, requires the development of new cultural practices to maintain (or even improve) its yield in response to low nitrogen inputs. In this context, the use of beneficial element such as silicon (Si) with previously demonstrated effects on tolerance to some nutritional stress (phosphorus and potassium), constitutes an interesting alternative. The objectives of this study are to investigate the effect of Si on the progression of leaf senescence, nitrogen uptake and remobilization but also on agronomic performances of rapeseed grown in hydroponics or in field conditions and submitted or not to a limitation or deprivation of nitrogen inputs. Our work shows that despite being considered as a low Si accumulator, rapeseed takes up and stores Si mainly in its roots. In addition, a Si supply for a short time (7 days; 1.7 mM) to young plants deprived of nitrogen leads to a delay of senescence of mature leaves associated with a maintenance of their chlorophyll content and their photosynthetic activity. In addition, in field conditions, a supply of Si (12 kg ha-1) to plants grown with 160 kg N ha-1 leads to an increase of yield (+4.2 quintals ha-1). Furthermore, calculation of the "Agronomic Nitrogen Recovery (ANR)" combined with the expression of genes encoding nitrogen transporters (BnaNRT1.1, BnaNRT2.1, and BnaAMT1.1) shows that Si increases the nitrogen uptake. Finally, a differential analysis by RNAseq of roots transcriptomes from young plants treated or not with Si for a short time (7 days; 1.7 mM), shows that Si modulates the expression of 1079 genes, 334 being induced and 745 repressed. This result indicates that in addition to its mechanical role, Si acts also a signal, a role very poorly demonstrated in the literature.