Thèse soutenue

Exploration de la variabilité génotypique de l'efficience d'usage du N chez le colza d'hiver : vers un idéotype adapté à une limitation en nitrate et l'identification des mécanismes protéolytiques impliqués dans une remobilisation foliaire efficace
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Auteur / Autrice : Alexandra Girondé
Direction : Jean-Christophe AvicePhilippe Etienne
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie animale et végétale
Date : Soutenance en 2015
Etablissement(s) : Caen
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-....)
Jury : Président / Présidente : Alain Ourry
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Avice, Philippe Etienne, Alain Ourry, Jacques Le Gouis, Anis Limami, Alain Bouchereau
Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Le Gouis, Anis Limami

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le colza d’hiver est une oléagineuse exigeante en azote (N) minéral et qui présente une efficience d’usage du N (EUA) médiocre, notamment du fait d’une faible efficience de remobilisation du N (ERA) au stade végétatif. Dans un contexte de réduction des intrants azotés et d’une amélioration du bilan agro-environnemental du colza, les objectifs visaient à explorer la variabilité génotypique afin (i) de déterminer un idéotype de colza adapté à une limitation en nitrate et (ii) d’identifier les mécanismes cellulaires associés à une forte ERA foliaire aux stades végétatif et reproducteur. L’analyse des composantes de l’EUA et des flux de N via l’utilisation du traceur isotopique 15N chez 10 génotypes au stade rosette et 2 génotypes au stade reproducteur a permis de proposer un idéotype de colza adapté à une limitation en nitrate caractérisé par : (i) une forte remobilisation du N foliaire tout au long du cycle permettant de réduire les pertes de N par la chute des feuilles, (ii) une forte utilisation de ce N dans les feuilles en croissance au stade rosette afin d’obtenir une production de biomasse foliaire élevée avant la montaison et (iii) une capacité accrue à stocker le N des feuilles dans la tige, permettant ainsi de conserver le N provenant de la remobilisation foliaire, avant de le redistribuer en fin de cycle pour couvrir les besoins en N liés à la formation et au remplissage des graines. Au niveau cellulaire, une forte remobilisation du N foliaire au stade rosette est associée à une forte protéolyse des protéines solubles et insolubles chloroplastidiales. Une protéolyse efficace est associée à une forte activité des protéases à cystéine, à sérine et à aspartate au pH acide, suggérant un rôle prépondérant des protéases vacuolaires en lien avec un important trafic cellulaire (autophagie, « senescence-associated vacuole » et/ou « CV-containing vesicles »). A contrario, entre la montaison et la formation des siliques, la remobilisation du N n’est pas limitée par la protéolyse mais par un défaut de dégradation/exportation des peptides et des protéines membranaires et/ou par des processus déficients de détoxification/exportation de l’ammonium. De plus, nos travaux ont démontré que le taux de dégradation de la protéine D1 (protéine membranaire associée au photosystème II) pourrait être un indicateur pertinent de l’efficience de remobilisation du N foliaire.