Understanding the partitioning and concentration of trace elements in the plant organs of some food crops : influence of the plant allometry and of the growth stage

Compréhension de la répartition et de la concentration des éléments traces dans les organes de plantes cultivées pour l'alimentation : influence de l'allométrie et du stade de développement

• Auteur / Autrice : Olaia Liñero Campo
• Direction : Christophe Nguyen, Alberto De Diego Rodriguez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie et écotoxicologie
• Date : Soutenance le 29/04/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Universidad del País Vasco
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de la recherche agronomique (France ; 1946-2019)
• Jury : Président / Présidente : Luis Ángel Fernández Cuadrado
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Armando C. Duarte, Patrice Gonzalez, Juan Carlos Arboleya
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Ourry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Beta (plantes)

Aspect sanitaire

Qualité

Plantes comestibles

Allométrie

Traceurs radioactifs

Échantillonnage

Teneur en cadmium

Tournesol

Teneur en éléments traces

Tomates

Bioaccumulation

Mots clés libres

Accumulation

Blette

Cadmium

Contaminant

Elements nutritifs

Elements traces

Modélisation

Qualité sanitaire des productions végétales alimentaires

Répartition

Tomate

Tournesol

Accumuation

Cadmium

Contaminant

Food quality

Modeling

Nutrient

Partitioning

Sunflower

Swiss chard

Tomato

Trace elements

Résumé

Le travail est axé sur l'accumulation d'éléments chimiques essentiels et non essentiels avec une attention particulière pour les parties des consommées, en lien avec la qualité sanitaire des produits alimentaires. Le travail de thèse est divisé en deux grandes parties. La première porte sur une expérimentation en plein champ où des plantes de blettes et de tomates ont été cultivées du stade plantules jusqu'à la maturité pendant 5 mois avec des pratiques agricoles conventionnelles ou biologiques. Les plantes ont été récoltées à 6 stades différents de croissance et nous avons déterminé la concentration des organes végétaux pour 27 éléments chimiques. L'objectif était d'étudier la répartition des éléments entre les organes en fonction de l'âge de la plante et des pratiques culturales.La seconde partie de la thèse a été consacrée à la compréhension et à la modélisation de la répartition du cadmium (Cd) chez le tournesol aux stades reproducteurs. Des plantes ont été cultivées du stade plantule jusqu'à la maturité, en solution nutritive avec une faible concentration en Cd cohérente avec les expositions aux champs. Durant la phase reproductive, cinq échantillonnages ont été effectués pour comprendre la répartition du Cd entre les organes ainsi que l'origine du Cd des graines (prélèvement racinaire versus remobilisation à partir d'autres organes). Au stade du bouton floral et pendant le remplissage des graines, le devenir du Cd récemment absorbé par les racines a été suivi et modélisé par traçage isotopique avec du 111Cd. Les rôles de la transpiration et de l'allométrie entre organes ont été plus particulièrement examinés.

This work is focuded on the accumulation of essential and non-essential elements, paying a special attention to the dible part of the plants, in terms of food safety and human health. The thesis work has been divided in two main parts. The first one is related to a field expeiment performed in open-air plots, where Swiss chards and tomato plants were grown from seedlings to maturity in a natural soil during five months, using organic or conventional agricultural practices. Plants were harvested at six different growth satges and the total concentrations of 27 elements were measured in all plants organs. The objective was to study the partitioning of elements between the plant organs, depending on the plant age on the cultivation practice. The second part of the thesis is devoted to the understanding and modelling of the partitioning of cadmium (Cd) in sunflowers at the reproductive stages. Sunflowers wre grown in nutrient solution at low Cd availability consistent with thaht found in the field, from germination toi maturity. During the reproductive period, five samplings were carried out to investigate the partitioning of the total Cd between plant organs and the origin of the Cd allocated to seeds (root uptake vs; remobilization from other plant organs). At the flower bud and grain filling stages, the partitioning of the Cd recently taken up between the different plant organs was followed and modelled by exposing several plants for the three days to a 111Cd enriched nutrient solution. The roles of the transpiration and of the plant allometry were specially investigated.