Design végétal
Culture de rosiers en phytotron (enceinte de culture climatisée) © Inra/SagahComme l’agriculture, l’horticulture s’intéresse de près aux mécanismes de croissance des végétaux, en particulier ceux des plantes utilisées pour agrémenter nos lieux de vie. La qualité esthétique d’une plante dépend de critères liés à sa floraison et à l’architecture de ses axes constitutifs (branches, tiges...). Le nombre, la longueur et la localisation de ces axes ne dépendent pas seulement du génotype de la plante (l’ensemble de ses caractères génétiques) : ils sont aussi dus, outre la taille des axes, à la quantité et à la qualité de lumière reçue, à la température ambiante et aux apports en eau et en engrais. Le développement d’une plante peut être très sensible à la variation, même minime en apparence, d’un facteur environnemental. Par exemple, l’apparition d’un nouvel axe débute par l’éclosion (on dit plutôt débourrement) d’un bourgeon ; privé de lumière, celui-ci ne débourrera pas, tandis qu’un éclairement d’intensité 400 fois plus faible que celui du plein soleil peut suffire à déclencher le débourrement. Nous analysons les impacts de tels facteurs sur l’élaboration de l’architecture, avec le rosier buisson comme principal modèle d’étude. Les analyses sont conduites non seulement à l’échelle de la plante entière mais aussi à l’échelle moléculaire afin de comprendre, en collaboration avec des généticiens, les bases physiologiques du débourrement et l’influence de l’environnement sur l’expression des gènes. Nos travaux contribuent à définir des processus ou « itinéraires » de production de plantes d’ornement dont les formes innovantes intéressent les horticulteurs. L’application de ces itinéraires peut bénéficier d’équipements de modulation de l’éclairement, des apports et de la température déjà employés pour améliorer la qualité et la régularité des cultures.
DOSSIER
Domestiquer les végétaux
Physiologie
La graine et la levée
P ourquoi les graines sont-elles sèches
et dures ? Comment donnent-elles
des plantes ? Ces questions apparemment
anodines concernent aussi bien la maîtrise des
productions agricoles que les préoccupations
liées au changement climatique ou à la
biodiversité.
Une longévité remarquable
Les graines sont capables de survivre à l’état
sec, résistant parfois à une perte totale d’eau
cellulaire pendant de nombreuses années
(le record de longévité, de 1 200 ans, est
détenu par des graines de lotus sacré qui ont
germé en laboratoire après avoir été déterrées
d’un site archéologique chinois). Dans cet état,
elles ne respirent plus et peuvent tolérer des
conditions extrêmes, telles qu’une température
de -130°C. Grâce à ces propriétés, les graines
peuvent être conservées à l’abri dans des
banques de semences, comme la Millenium
Seed Bank en Angleterre. On peut ainsi parer
à l’éventuelle extinction d’espèces sauvages
et disposer d’un réservoir indispensable à la
création de nouvelles variétés.
Nos recherches visent à améliorer l’aptitude
à la conservation et la qualité physiologique
des graines. Elles intéressent les industriels
qui produisent, traitent, conditionnent et
vendent les semences, et qui doivent garantir
à leurs clients agriculteurs ou horticulteurs
un taux de germination voisin de 100 %
et des plantules vigoureuses, peu sensibles
aux aléas environnementaux.
Des semences à la carte
Nous cherchons à déterminer les caractéristiques qui permettent une germination et une levée (la pousse des jeunes plants) homogènes même en conditions défavorables : froid, manque d’eau ou d’oxygène, présence d’obstacles mécaniques... Il s’agit notamment d’identifier les gènes contrôlant le métabolisme des acides aminés et la respiration qui sont déclenchés lorsque la graine en dormance est mise au contact de l’eau. Il s’agit aussi de mieux discriminer, pour une espèce donnée, les facteurs prépondérants dans la réussite de la levée, comme l’allongement de la jeune racine ou la capacité de la plantule à percer la croûte du sol. Nous développons à cette fin des moyens de simulation informatique fondés sur une formulation mathématique de nos connaissances. Ces travaux participent au développement d’une agriculture raisonnée et durable. La simulation aidera l’agriculteur à choisir une technique d’implantation des semences appropriée et permettra, par exemple, de prédire si une nouvelle variété précoce de haricot peut être semée en Picardie avec plus de succès qu’en Bretagne. Grâce à l’emploi de marqueurs moléculaires (voir article sur le puzzle moléculaire),la connaissance des gènes responsables de la qualité physiologique et de l’aptitude au stockage est intégrée dans la création de variétés. Elle permet aussi aux organismes de contrôle comme la Station nationale d’essais de semences de vérifier rapidement que les nouvelles graines pourront être stockées sans problème ou germeront même en condition de sécheresse.