De la fleur au fruit : étude et modélisation de la floraison, de la fécondation-fructification et de la croissance du fruit chez le goyavier-fraise (Psidium cattleianum)

Normand Frédéric. 2002. De la fleur au fruit : étude et modélisation de la floraison, de la fécondation-fructification et de la croissance du fruit chez le goyavier-fraise (Psidium cattleianum). Paris : INA-PG, 200 p. Thèse de doctorat : Agronomie : Institut national agronomique Paris-Grignon

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Titre anglais : From flower to fruit : study and modelling of flowering, fecundation-fruit set, and fruit growth in strawberry guava (Psidium cattleianum)

Encadrement : Habib, Robert

Résumé : Strawberry guava (Psidium cattleianum) domestication is studied within a project of crop diversification in humid highlands o f Reunion Island. The number of fruit per plant and their individual weight determine the commercial yield. These characteristics are highly variable and do not seem to be linked to the genotype. An agronomic approach o f domestication is proposed for this species. It consists in identifying how are built-up these characteristics and their variability through the different steps of the production cycle and under the effect of environmental, physiological and genetic factors. The objective is to act on some of these factors using appropriate cultivation techniques. Main features of this approach are the genetic diversity and the lack of references on the species, as confirmed by a bibliographical analysis. Strawberry guava phenological cycle was studied on feral stands in Reunion Island. In cultivation, nitrogen modifies the natural phenological cycle by triggering a new production cycle. The setting of the study is a natural production cycle in an orchard, without interaction with triggered cycles. A model representing the process of fruit number and individual weight build-up is proposed, structured around five steps: number of flowers build-up, flowering, pollination, fecundation-fruit set, and fruit growth. The model outputs are the individual fruit weight and harvest dates distributions at the orchard level. Its functions are simulation and prediction in order to assist farmers in their technical choices. This work deals with the flowering, fecundation-fruit set and fruit growth steps. The plant genetic diversity induces a flowering asynchrony which is not taken into account by flowering model conceived for a monovarietal orchard. A general stochastic flowering model is then built. It describes flowering at different levels and considers the flowering asynchrony both within and between plants. A controlled pollination experiment showed that strawberry guava is partially self-compatible, and that self-compatibility level varies among plants. The distribution of seed number per fruit depends on the individual, on the pollen genetic origin and on the pollination conditions. The modelling of pollination and fecundation in a genetically heterogeneous population appears complex and further research is needed. A general approach to model the effect of growth factors on individual fruit growth curve is presented. It is then applied to strawberry guava fruit growth, with the seed number per fruit and the plant leaf: fruit ratio as growth factors. Statistical errors are associated to the prediction model in order to estimate the output variability. The distribution of harvest dates at the plant level is estimated from the plant leaf: fruit ratio and the mean number of seeds per fruit. The general approach used in this study and the results are discussed, and further research is outlined. Practical consequences of this work are underlined. Finally, the generalisation of the agronomic approach of domestication and of the models is discussed.

Résumé (autre langue) : La domestication du goyavier-fraise (#Psidium cattleianum#) est envisagée dans le cadre d'un projet de diversification agricole dans les Hauts humides de l'île de la Réunion. Le nombre de fruits par plant et leur calibre sont deux caractères qui déterminent le rendement commercial. Ils sont très variables et semblent peu liés au génotype. Une approche agronomique de la domestication de cette espèce est proposée. Elle consiste à rechercher comment s'élaborent ces caractères et leur variabilité à travers différentes étapes du cycle de production, sous l'effet de facteurs environnementaux, physiologiques et génétiques. Le but est de pouvoir agir sur certains facteurs par des techniques culturales appropriées. Les particularités générales de cette démarche sont la diversité génétique du matériel végétal et le peu de références sur l'espèce, confirmé par une analyse bibliographique. Le cycle phénologique du goyavier-fraise a été caractérisé à travers un suivi en milieu naturel à la Réunion. En culture, un apport d'azote modifie ce cycle phénologique naturel en déclenchant l'émission d'une pousse florifère. Le cadre de notre travail est un cycle de production naturel en parcelle cultivée, sans interaction avec des cycles déclenchés. Le schéma d'un modèle global d'élaboration du nombre de fruits et de leur calibre est proposé, structuré autour de 5 étapes du cycle de production: l'élaboration du nombre de fleurs, la floraison, la pollinisation, la fécondation-fructification et la croissance du fruit. Les sorties attendues sont les distributions des calibres et des dates de récolte à l'échelle de la parcelle. Ses objectifs sont la simulation et la prédiction pour aider les agriculteurs dans leurs choix techniques. L'étude et la modélisation des étapes de floraison, de fécondation-fructification et de croissance du fruit sont présentées. La variabilité génétique des plants entraîne un asynchronisme de floraison qui n'est pas pris en compte par un modèle de floraison conçu pour un verger monovariétal. Un modèle général de floraison, stochastique, est alors construit. Il décrit la floraison à différentes échelles et prend en compte l'asynchronisme de floraison entre les plants et au sein de chaque plant. Un essai de pollinisation contrôlée montre que le goyavier-fraise présente une autocompatibilité partielle et variable entre les plants. Les distributions des nombres de graines par fruit ont été modélisées. Elles dépendent du plant, de l'origine génétique du pollen et des conditions de pollinisation. La modélisation de la pollinisation et de la fécondation dans une population hétérogène apparaît complexe et nécessite des études complémentaires. Une approche générale de la modélisation de l'effet de facteurs de croissance sur la courbe de croissance du fruit est présentée puis appliquée au goyavier-fraise, avec comme facteurs de croissance le nombre de graines du fruit et le rapport feuilles: fruits du plant. Les erreurs statistiques sont associées au modèle de prédiction pour estimer la variabilité des sorties. La distribution des dates de récolte à l'échelle du plant est estimée à partir du rapport feuilles: fruits du plant et du nombre moyen de graines dans ses fruits. La démarche générale de cette étude est discutée, ainsi que les résultats obtenus. Des pistes de recherches complémentaires sont proposées. Les retombées pratiques de ces travaux sont soulignées. Enfin, la généralisation de l'approche agronomique de domestication et des modèles proposés est discutée.

Mots-clés Agrovoc : Psidium littorale, croissance, stade de développement végétal, développement biologique, composante de rendement, floraison, fécondation, modèle, domestication, phénologie

Mots-clés géographiques Agrovoc : La Réunion, France

Mots-clés complémentaires : Psidium cattleianum

Classification Agris : F01 - Culture des plantes
F62 - Physiologie végétale - Croissance et développement
U10 - Informatique, mathématiques et statistiques

Auteurs et affiliations