Criblage de la tolérance à la sécheresse

Screening for drought tolerance

Le dépistage de la tolérance à la sécheresse chez les espèces de blé est plus difficile qu'il n'y paraît. De nombreux criblages de sécheresse en serre souffrent de problèmes confondants tels que le type de sol et la teneur en eau du sol qui en résulte, la densité apparente et les différences génétiques pour des caractéristiques telles que la masse racinaire, la profondeur d'enracinement et la taille de la plante.

En outre, comme il est très difficile d'isoler le stress dû à la sécheresse, certains scientifiques pensent qu'il est pratiquement impossible de trouver une méthode de dépistage reproductible. Toutefois, une récente étude pilote réalisée par le chercheur Andrew Green pourrait leur donner tort.

LA RECHERCHE DE LA RÉPÉTABILITÉ

M. Green explique : "On a déjà tenté d'étudier de manière intensive le stress dû à la sécheresse, mais il est difficile d'isoler le stress dû à la sécheresse de celui dû à la chaleur, aux maladies et à d'autres facteurs". Green et ses conseillers, Gerard Kluitenberg et Allan Fritz, pensent que la surveillance du potentiel hydrique du sol est le seul moyen quantifiable d'imposer un traitement cohérent et reproductible. Avec le développement d'une courbe de rétention d'eau dans le sol pour un milieu de croissance homogène, ils pensent que le traitement de l'humidité pourrait être maintenu afin d'isoler le stress de la sécheresse. Notre objectif est de mettre au point un système de criblage reproductible qui nous permettra d'être sûrs que ce que nous observons est une réponse réelle à la sécheresse avant de procéder à l'intégration de ces gènes, car c'est un processus très long et fastidieux", explique M. Green.

POURQUOI CELA N'A-T-IL PAS ÉTÉ FAIT AUPARAVANT ?

Andrew Green, sélectionneur de plantes, pense que le problème réside dans le fait que la plupart des généticiens ne sont pas des pédologues. Il explique : "Dans les expériences passées, le dépistage le plus sophistiqué de la sécheresse consistait à cultiver les plantes jusqu'à un certain point, à cesser de les arroser et à voir lesquelles vivaient le plus longtemps. Il n'y a jamais eu de collaboration entre les physiologistes et les pédologues. Les chercheurs ont donc imposé un stress sévère, sans rapport avec la biologie, et il s'agissait essentiellement d'une étude d'attrition". M. Green espère que ses recherches lui permettront d'utiliser le sol comme mécanisme de rétroaction afin de maintenir un niveau de stress similaire à celui qui existe dans la nature

A photograph of a research scientist holding a TEROS 21 sensor over rows of soil in a field

L'ÉTUDE PILOTE

Green a utilisé des capteurs METER de teneur en eau volumétrique, des capteurs METER de potentiel matrique, ainsi que des tensiomètres à colonne pour surveiller les conditions d'humidité du sol dans le cadre d'une expérience en serre utilisant des tubes de croissance en chlorure de polyvinyle (PVC) de 182 cm de haut et des milieux de croissance homogènes. Des mesures ont été prises quatre fois par jour pour déterminer la teneur en eau volumétrique, le potentiel hydrique du sol, la sénescence, la biomasse, la proportion de pousses et de racines, les caractéristiques d'enracinement, les composantes du rendement, le potentiel hydrique des feuilles, la teneur en eau relative des feuilles et d'autres observations physiologiques entre les traitements à humidité limitée et les traitements de contrôle.

LES MÉDIAS DU SOL : AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

Pour résoudre le problème des différents types de sol, Andrew et son équipe ont choisi un matériau homogène d'amendement du sol appelé Profile Greens Grade, qui a fait l'objet d'études approfondies pour son utilisation dans l'espace et d'autres applications. Il s'agit d'un matériau très poreux avec des particules de grande taille. C'est un excellent support de croissance car, à la fin de l'expérience, vous pouvez séparer les racines de la plante du support de sol, et ces racines peuvent être mesurées, imagées et étudiées en conjonction avec les données collectées". M. Green ajoute toutefois que le travail avec les milieux pédologiques n'est pas parfait : il y a eu des problèmes de conductivité hydraulique et le milieu doit être surveillé de près.

QU'EST-CE QUE CETTE ÉTUDE A D'UNIQUE ?

Green pense que le fait que le substrat soit très spécifique et que les capteurs de potentiel hydrique et d'humidité du sol soient situés au même endroit, lui a permis de déterminer si toutes les courbes de libération de l'humidité étaient cohérentes. Il explique : "Nous essayons de tasser ces colonnes pour obtenir une densité apparente uniforme et nous gardons un œil sur les choses lorsque nous arrosons, en espérant que cela restera cohérent à chaque profondeur. Jusqu'à présent, cela a plutôt bien fonctionné : la teneur en eau et le potentiel hydrique sont reproductibles dans les différentes colonnes."

DES PROJETS POUR L'AVENIR

L'étude pilote de M. Green s'est achevée au printemps et il se prépare à la version élargie du projet : un essai répété avec des espèces sauvages apparentées au blé. Il espère utiliser des capteurs d'humidité du sol pour prendre des décisions d'irrigation automatique : le potentiel hydrique des colonnes activera douze électrovannes qui disperseront l'eau pour maintenir les matériaux dans leur zone de stress cible, ou potentiel hydrique idéal. L'OBJECTIF FINAL L'objectif final des recherches de M. Green est de sélectionner des espèces sauvages de blé pour en faire des formes productives pouvant être utilisées comme variétés cultivées par les agriculteurs. Il est optimiste quant aux résultats de son étude pilote. Il déclare : "Sur la base des très petites données non reproduites dont nous disposons jusqu'à présent, je pense qu'il sera possible de mettre au point une méthode reproductible pour cribler ces matériaux. Avec les données que nous observons actuellement et les informations que nous recueillons sur ce qui se passe sous terre, je pense qu'il sera possible de maintenir ces matériaux dans une zone de stress biologiquement pertinente."

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