Dispersion des graines de colza (Brassica napus L.) et origines des populations férales dans un agroécosystème

Dispersal of oilseed rape (Brassica napus L.) seeds and feral populations origins in an agroecosystem

• Auteur / Autrice : Diane Bailleul
• Direction : Jane Lecomte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie
• Date : Soutenance le 02/04/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Végétal (1992-2015 ; Orsay, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie, systématique et évolution (Orsay, Essonne ; 2002-....) - Ecologie, Systématique et Evolution
• Jury : Président / Présidente : Pierre Capy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jane Lecomte, Pierre Capy, Olivier Cheptou, Jean-François Arnaud, Antoine Messéan, Claire Lavigne, Sébastien Ollier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Cheptou, Jean-François Arnaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique écologique

Plantes -- Populations

Plantes -- Dissémination

Génétique des populations

Brassica napus

Écologie agricole

Mots clés libres

Agroécosystème

Brassica napus L.

Populations férales

Génétique des populations

Démo-génétique

Dispersion des graines

Anthropochorie

Génétique du paysage

Agroecosystem

Brassica napus L.

Feral populations

Population genetics

Demo-genetic

Seed dispersal

Anthropochory

Landscape genetics

Résumé

Les agroécosystèmes sont des mosaïques d’espaces cultivés, d’espaces naturels et semi-naturels et d’infrastructures humaines fortement imbriqués et donc intrinsèquement liés et dépendants. Les espaces semi-naturels sont confinés généralement aux bordures de champs et aux bordures de route où se côtoient biodiversités végétales cultivées et sauvages. Cette thèse se concentre principalement sur la dispersion des graines de colza (Brassica napus L.) vers ces espaces qui peut conduire à la formation de populations de colza dites férales. A l’échelle d’un agroécosystème, l’étude de données génotypiques couplées à des méthodes d’assignations aux variétés commerciales existantes, a permis de mettre en évidence un lien entre la diversité variétale des champs de colza cultivés et la diversité variétale des populations férales de l’année suivante. De surcroît, l’étude de ces diversités variétales a montré que les champs ne sont pas des entités uniformes comportant des plantes d’une seule variété et que les populations férales accumulent les variétés au fil des années grâce aux apports annuels des champs récoltés, à la survie dans la banque de graines et à l’autorecrutement au sein des populations férales. La modélisation des flux efficaces de graines par une méthode de maximum de vraisemblance a permis d’identifier des dynamiques de dispersion locales au sein des agroécosystèmes. Suivant la zone considérée et les axes de circulation vers le silo de récolte, les sources locales de graines varient et les apports extérieurs de graines sont plus ou moins importants. Nos données nous ont permis d’estimer que les semis de la même année (n), les champs récoltés l’année antérieure ou même les années précédentes (jusqu’à n-2) pouvaient contribuer de manière significative à la présence de populations férales (l’année n). Les distances moyennes de dispersion estimées varient de la dizaine de mètres au kilomètre. Enfin, une expérimentation in-situ nous a permis de quantifier les pertes de graines pendant la récolte liées aux bennes de récolte. Nous avons évalué ces pertes à 400 graines par m2 et nous avons mis en évidence de rares évènements de pertes massives de graines. L’analyse statistique des résultats de ces pertes nous a permis de les mettre en relation avec des caractéristiques du paysage, notamment les surfaces des champs et les axes de circulations principaux et secondaires. Dans le contexte de mise en culture de plantes transgéniques, ces résultats impliquent de prendre en compte la complexité du paysage dans les modèles qui prédisent les flux de transgènes à l’échelle des agroécosystèmes.

Agroecosystems are mosaics of cultivated areas where natural and semi-natural areas and human infrastructures are strongly nested and intrinsically linked and dependent. Semi-natural areas are generally confined to field edges and roadsides where wild and cultivated plants biodiversity are combined. This thesis focuses mainly on seed dispersal of oilseed rape (Brassica napus L.) towards semi-natural areas which can lead to establishment of feral oilseed rape populations. At the agroecosystem scale, the study of genotypic data coupled with assignment methods to existing commercial cultivars has highlighted the link between diversity of cultivars of oilseed rape cultivated fields with diversity of cultivar of feral populations the following year. Furthermore, the study of cultivar diversity revealed that fields are not uniformly composed of plants of a unique cultivar and that feral populations accumulate different cultivars over years consecutive of annual seeds rain of harvested fields, survival in the seed bank and self-recruitment in feral populations. Modeling the effective seed flow with maximum likelihood method revealed local dispersal dynamics within the agroecosystem. Local and extern sources of seeds differ according the area studied and the traffic roads to the silo. Our data have shown that both sowing of the same year (n), the fields harvested the previous year or even in previous years (up to n-2) could significantly contribute to the presence of feral populations (year n). The average dispersal distances estimated range from ten meters to kilometers. Finally, an in-situ experiment enabled us to quantify seed losses during harvest related to grain trailers. We evaluated these losses to 400 seeds per m2 and we highlighted rare events of massive seed deposition. Statistical analysis of these losses enabled us to relate them with landscape elements, including the traffic roads and. In the context of GM crops cultivation in agroecosystems, these results emphasize the need to introduce the landscape complexity in models predicting the presence and persistence of GM OSR feral populations.