Analyse et modélisation de l'organogenèse et de l'architecture du rameau de vigne (Vitis vinifera L. )

Analysis and modelling of grapevine (Vitis vinifera L. ) shoot organogenesis and architecture

• Auteur / Autrice : Gaëtan Louarn
• Direction : Jeremie Lecoeur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des systèmes intégrés
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Montpellier, ENSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse stochastique

Ramifications (botanique)

Plantes -- Croissance

Vigne

Organogenèse

Mots clés libres

Architecture des plantes

Résumé

La structure du couvert végétal joue un rôle primordial dans l'élaboration du rendement et de la qualité en viticulture. Très variable entre couples Cépage x Mode de conduite (C x MDC), elle résulte d'interactions complexes entre le développement végétatif des rameaux, leurs propriétés mécaniques et les interventions culturales du viticulteur. Dans la perspective de modéliser de façon dynamique l'évolution de cette structure en réponse aux principales variables de l'environnement (température, rayonnement, état hydrique du sol), notre étude s'est focalisée sur deux points centraux dans cette thématique : (i) l'analyse et la modélisation de l'organogenèse du rameau de vigne en absence de contrainte hydrique et minérale pour deux génotypes d'architecture contrastés (Grenache N. Et Syrah), et (ii) l'analyse et la modélisation de la répartition dans l'espace des organes foliaires pour une large gamme mode de conduite de ces deux cépages. Le premier volet de l'étude s'appuie sur une série d'expérimentations réalisées sur des vignes ne portant qu'un seul rameau et cultivées en pot en conditions d'alimentation minérale et hydrique non limitantes. Dans un premier temps l'organogenèse potentielle de l'axe I et des axes II a été caractérisée sur des rameaux non taillés et sans grappe. Dans un second temps, les effets du niveau de la charge en fruit et de la taille en vert de l'axe principal (écimage) sur l'organogenèse ont été pris en considération. Les résultats obtenus montrent que le développement de l'axe primaire n'est pas affecté par les traitements étudiés et ne diffère pas entre cépages. En revanche, le développement des ramifications secondaires, déterminant principal de la surface foliaire chez la vigne, présente une variabilité significative entre génotypes. Ces différences de répartition de la surface foliaire secondaire ont été reliées aux différences de vitesses de développement des axes. Par ailleurs nous montrons que l'écimage de l'axe principal affecte de façon marquée le développement potentiel de tous les axes secondaires conservés et que dans une situation d'écimage standard la surface foliaire mise en place n'est au final pas significativement affectée. Enfin, le niveau de la charge en fruit présente des effets quantitativement moins marqués sur l'organogenèse. Seules les ramifications à proximité immédiate de la grappe sont affectées de façon significative pour les charges en fruits les plus élevées. Les origines biologiques et les implications agronomiques de ces phénomènes sont discutées. Le second volet de l'étude est consacré à la description et à la validation d'un modèle architectural stochastique permettant de reconstruire les couverts de vigne de couples Cépage x Mode De Conduite contrastés. Ce modèle conçoit le couvert comme l'agrégation de " nuages de feuilles " décrits à l'échelle du rameau. La forme de l'enveloppe du rameau est décrite au moyen d'un jeu simplifié de paramètres. Le nombre et la surface des feuilles sont pour l'heure une entrée du modèle. La paramétrisation de ce modèle a été entreprise au vignoble pour différents couples C x MDC et une validation a été effectuée a partir d'un nombre restreint de situations contrastées. Les possibilités de connections de ce modèle architectural avec un modèle de développement et de croissance du rameau ainsi que les perspectives d'applications agronomique d'un tel outil sont discutées.

In viticulture, plant canopy structure plays a key role in detennining yield and quality. Highly variable from one pair Genotype x Training Systeme (G x TS) to another, it results from complex interactions between vegetative growth of the shoots, bearing properties of the genotype and farming practices of the wine-grower. In order to model vine canopy structure development in response to environmental factors (temperature, light, water supply) this study focused on two key points : (i) the analysis and modelling of shoot organogenesis for irrigated / fertilized vines (Cv. Grenache N. Am Syrah) and (ii) the analysis and modelling of spatial distribution of leaf area for a wide range of G x TS pairs. The first part of the study relied on several experiments carried out in pots where vines were thinned to one vertically trellised shoot per pot, irrigated daily and fertilized monthly. As a first step, standard organogenesis of the primary and secondary axis of the shoot were characterised on shoots whose bunches were removed as soon as they appeared. As a second step, the effects of fruit load and hedging on organogenesis of primary and secondary axis were quantified relatively to the standard. Our results show that primary axis development is not significantly different between genotypes and is not reduced when ftuit are not removed. On the other hand, secondary axis development is significantly different between genotypes. Concomitant differenees in distribution of secondary leaf area along the primary axis have been linked to differences in rate of leaf emergence on the secondary axis. Furthermore, we show that hedging strongly reduces the total amount of leaf produced at the shoot scale but didn't significantly affect total leaf area. Finally, it was also shown for the range of fruit load studied that keeping fruits reduces organogenesis of secondary axis but not organogenesis of primary axis. Branches doser to the bunches were more affected. Biological origin and agronomical repercussions of observed phenomena are discussed. The second part of the study dealt with the description and validation of a stochastic reconstruction model enabling dynamic modelling of contrasted vine canopy structures. This model considers canopy as the aggregation of "clouds of leaves" described at the shoot scale. The shape of the external envelope of the sooot depends on a simplified set of parameters. For this study, the number and mean surface area of leaves were model inputs. Model parameterisation was undertaken in experimental vineyards for eight G x TS pairs. Validation was successfully carried out on a sample of four contrasted G x TS pairs. Possibilities for connection of this reconstruction model with a dynamic model of shoot growth are discussed as are the agronomical applications of such a tool.