Amélioration variétale de l'arachide (Arachis hypogaea L.) pour l'adaptation à la sécheresse. Proposition d'une approche intégrée pour la sélection

Clavel Danièle. 2004. Amélioration variétale de l'arachide (Arachis hypogaea L.) pour l'adaptation à la sécheresse. Proposition d'une approche intégrée pour la sélection. Créteil : Université de Paris-Val-de-Marne, 227 p. Thèse de doctorat : Sciences et techniques de l'environnement : Université de Paris-Val-de-Marne

Encadrement : Zuily-Fodil, Yasmine

Résumé : Drought is a multiform constraint which is expressed at different plant organisation levels. The present project was aimed at integrating knowledge generated by experiments carried out in Senegal within the framework of a breeding programme geared towards improving groundnut yield under drought conditions. The first chapter analyses a half-diallel cross performed on an original population under recurrent selection for drought adaptation. The selection indices, calculated using the DIOGENE software, were used to estimate genetic gains relative to the main agronomic characters according to selection pressure. In the second chapter, the genetic variability of phenological, agronomic and physiological characters was studied on five new early varieties. The measurement periods during which varietal differences are best detected were established for these characters. The yield-based drought response indices and the dry matter pardoning coefficients were higher for the new varieties compared to the check. The third chapter covers this variability analysis in greater depth by focusing on new genetic material consisting in two series of quasi-isogenic lines. Genetic variability was revealed in these lines as well as correlations between yield and physiological parameters, i.e. mainly fluorescence parameters, despite the closeness between lines. However, these correlations were not stable across lines and environments, showing that groundnut has different drought adaptation strategies. The fourth study was conducted with four varieties to physiologically analyse drought adaptation strategies observad in the field. The first strategy was characterised by late stomatal closure and high protoplasmic tolerance during drought, the second maintained a water status but seemed less efficient than the first with respect to groundnut field productivity under all conditions. This work was pursued with the same cultivars at the molecular level. The gene transcript kinetics under drought, obtained using RTPCR, showed that Phospolipase D and Cysteine protease gene expressions were stimulated by stress in the most susceptible cultivars, whereas their was higher LEA gene expression in the resistant one. These interconnected experiments conducted at different plant organisation levels led to the development of a general methodological model and of new improved genotypes to meet the social demand.

Résumé (autre langue) : La sécheresse est une contrainte multiforme s'exprimant à différents niveaux d'organisation du végétal. Ce travail vise une intégration des connaissances réalisée sur la base d'expérimentations conduites au Sénégal dans le cadre d'un programme de sélection pour l'augmentation du rendement de l'arachide en zone sèche. Le premier chapitre analyse un plan de croisement en demi-diallèle réalisé sur une population en cours d'amélioration par sélection récurrente sur la base de caractères d'adaptation à la sécheresse. Un calcul d'index de sélection, réalisé au moyen du logiciel de génétique quantitative DIOGENE, a permis d'estimer les espérances de gains génétiques relatives aux cinq principaux caractères agronomiques en fonction de la pression de sélection. Dans le deuxième chapitre, la variabilité de caractères phénologiques, agronomiques et physiologiques, a été étudiée sur une gamme réduite de cinq nouvelles variétés précoces. La période de mesure la plus favorable à la détection des différences variétales a été précisée pour ces caractères. Les indices de réponse au déficit hydrique en termes de rendement et les coefficients de partitions de matière sèche des nouvelles variétés ont été supérieurs à ceux du témoin. Le troisième chapitre approfondit cette étude de variabilité en la ciblant sur du nouveau matériel génétique à variabilité génétique étroite constitué par deux séries de lignées quasi-isogéniques. L'étude a montré qu'une variabilité génétique s'exprimait sur certains caractères malgré le fort niveau d'apparentement de ces lignées. Certaines corrélations statistiques entre caractères physiologiques, notamment les paramètres de la fluorescence chlorophyllienne, et rendements en gousses ont été significatives mais non stables en fonction des années et du traitement hydrique. Ces résultats indiquent que les stratégies d'adaptation de l'arachide au champ sont différentes selon l'intensité du déficit hydrique et l'origine génétique des lignées. Une étude physiologique réalisée sur quatre cultivars (cv) en conditions de déficit hydrique précoce en serre a mis en évidence les stratégies d'adaptation observées au champ. La première stratégie fait appel à une fermeture tardive des stomates accompagnée d'une résistance protoplasmique forte et la deuxième permet le maintien d'un statut hydrique élevé durant le stress. Cette dernière stratégie parait moins efficace que la première en terme de productivité au champ chez l'arachide. Ce travail a été poursuivi à l'échelle moléculaire sur les mêmes cvs. Les cinétiques de l'expression des gènes (transcrits), obtenus par RT-PCR en conditions de déficit hydrique croissant, ont montré que la sécheresse induit une stimulation d'une phospholipase D et d'une cystéine protéase chez le cv le plus sensible alors que le gène de LEA est plus stimulé chez le résistant. Ces expérimentations interconnectées conduites aux différentes échelles d'organisation de la plante ont permis de proposer un modèle méthodologique général et de créer des cvs améliorés répondant à la demande sociale.

Mots-clés Agrovoc : Arachis hypogaea, sélection récurrente, choix des espèces, résistance à la sécheresse, logiciel, génétique quantitative, variation génétique, critère de sélection

Mots-clés géographiques Agrovoc : Sénégal

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes

Auteurs et affiliations

• Clavel Danièle, CIRAD-CA-CALIM (FRA) ORCID: 0000-0002-9052-3264

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/525068/)

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