Academic literature on the topic 'Maïs – Racines (botanique) – Physiologie'

Nous avons étudié le rôle de l'allocation de carbone aux racines et de la morphologie racinaire sur la rhizodéposition du mai͏̈s au stade végétatif. Une très forte corrélation entre la quantité de rhizodépôts retrouvés dans le sol et la quantité d'assimilats récents attribués à la fois aux racines et au compartiment souterrain est observée. L'analyse des rhizodépôts montre que les composés solubles représentent plus de 90 % des composés libérés par les racines. De fortes corrélations entre les variables relatives au système racinaire et la quantité d'assimilats récents alloués aux racines sont observées. A partir des données obtenues, un modèle simple de libération de rhizodépôts soluble est proposé. Ainsi, cette rhizodéposition est expliquée à plus de 70 % par deux variables: le ratio P A/PR et le nombre d'apex. Il est désormais nécessaire de découpler l'ensemble des variables racinaires et hiérarchiser leur importance dans les processus de rhizodéposition.

L'objectif de ce travail était d'étudier la respiration rhizo-microbienne (respiration des rhizodépôts par les micro-organismes). Nous avons mis au point une méthode automatisée d'analyse en flux continu du 14C02 et du CO2 total libérés par le compartiment souterrain après le marquage ponctuel des assimilats du maïs au 14C. Nous avons obtenu une cinétique très fine de l'activité spécifique de la respiration souterraine, caractérisée par deux phases de dégagement de 14CO2. La première se produit quelques heures après le marquage et la seconde intervient au cours de la nuit. Cette dernière ne correspond pas uniquement à la respiration microbienne de composés complexes (mucilage) (Warembourg & Billès, 1979) car elle est également observée dans le cas de cultures où le compartiment souterrain a été maintenu stérile. Nous avons démontré que la seconde activité était étroitement liée à la photopériode et qu'elle résultait de l'utilisation par les racines et par les micro-organismes de composés de réserves (amidon), synthétisés dans les feuilles pendant la phase d'éclairement précédente. Nous avons pu mettre en évidence un léger décalage temporel entre l'allocation des assimilats aux racines, leur respiration par ces dernières, leur libération dans le sol et leur utilisation par la biomasse microbienne. Néanmoins, dans nos conditions expérimentales, ces décalages ne permettent pas d'identifier deux fonctions de respiration des assimilats, l'une racinaire et l'autre microbienne.

L'objectif de notre travail a consisté à étudier le rôle structurant de la rhizosphère de mai͏̈s sur les communautés bactériennes telluriques, en relation avec la disponibilité en rhizodépôts. Nous avons caractérisé ces communautés par leur densité en bactéries cultivables, leurs aptitudes cataboliques Biolog® ainsi que leur profil génétique RISA (Ribosomal Intergenic Spacer Analysis). Dès 15 jours de croissance, nous constatons un effet structurant de la rhizosphère, se traduisant en particulier par une augmentation de la diversité catabolique. De plus, le degré de proximité au rhizoplan induit un gradient structurant, tant sur le plan métabolique que génétique. En revanche, le profil des structures bactériennes le long du système racinaire est irrégulier. Le temps influence plus fortement les structures bactériennes que la compartimentaion racinaire. Ces observations apparaissent corrélées à une variabilité spatio-temporelle de la rhizodéposition. Afin de confirmer le rôle des rhizodépôts dans l'influence structurale de la rhizosphère, nous avons procédé à divers enrichissements de sols rhizosphériques et non rhizosphériques en carbone organique hydrosoluble, sous la forme d'exsudats artificiels. : Ceux-ci soutiennent la prolifération bactérienne, augmentent les aptitudes cataboliques et : modifient la diversité génétique. Leur action structurante est fonction de leur concentration (20 et 100 [micro]g C. G-1sol) et de leur diversité moléculaire (C/N=20 et 40). Les exsudats naturels participent donc vraisemblablement à la structuration des communautés rhizobactériennes mais la question des conséquences d'une modification structurale de la microflore sur ses fonctions reste posée.

Dans les pointes de rácines de mai͏̈s, le saccharose est converti en sucres-P utilisés pour la biosynthèse de polysaccharides ou dégradés via la respiration pour produire de l'ATP. Or, cet ATP est en grande partie gaspillé dans des cycles de substrat. Dans ce travail, nous avons étudié la répartition des sucres dans le métabolisme intermédiaire et l'impact de ces cycles sur ce partage. Nous avons développé une approche basée sur l'association de marquages, permettant de quantifier 28 flux impliqués dans le métabolisme des sucres. Nous avons montré l'existence d'un cycle de glucose 6-P, cycle de substrat majoritaire dans les pointes de racines. Cette approche a ensuite été appliquée au mai͏̈s mutant pour la Susy, puis en condition d'hypoxie. La réduction de l'activité Susy ne conduit qu'à une hausse du flux pariétal et une baisse de la respiration. L'hypoxie induit une réduction de tous les cycles de substrat mais leur importance en terme de consommation en ATP reste élevée
In maize root tips, sucrose is converted to sugar phosphates used for carbohydrates biosynthesis or degraded by respiration in order to produce ATP. Now this ATP is largely wasted by substrate cycles. In this work we have studied the partitioning of sugars in primary metabolism and the effect of these cycles on this partitioning. We have developed an association of labellings based approach allowing determination of 28 fluxes implied in metabolism of sugars. We have shown existence of glucose 6-P cycle, the major substrate cycle in maize root tips. This approach has been applied to maize mutant for Susy and then in hypoxia condition. Reduction of Susy activity drives only to an increase of wall flow and a decrease of respiration flow. Hypoxia induces a reduction of all the substrate cycles but their importance in term of ATP consumption remains high

Notre travail a pour but de mieux connaitre les secretions racinaires de type mucilage qui constituent la premiere zone de contact entre microorganismes rhizospheriques et racines. Le mais a ete choisi comme modele de reference. En premier lieu, une etude cytologique et cytochimique a permis de caracteriser in situ les secretions racinaires qui constituent la plus externe des trois couches de nature essentiellement polysaccharidique recouvrant la surface racinaire du mais et sont en interrelation etroite avec les couches parietales sous-jacentes. En second lieu, la caracterisation biochimique des secretions racinaires a necessite la mise au point d'un procede de recolte original du materiel libere par les racines en conditions controlees permettant successivement la collecte dans l'eau distillee des exsudats racinaires (er) bruts et l'extraction du materiel restant adherent a la surface racinaire (esr) a l'issue de la collecte des er par differents milieux aqueux (eau distillee, tampons salin, acide ou neutre). L'origine du materiel recolte sous forme d'exsudats racinaires (er) ou de differents extraits de la surface racinaire (esr) a pu etre precisee par des controles ultrastructuraux. Dans les deux cas, la mise au point d'un procede de fractionnement rigoureux du materiel brut a permis l'isolement et l'analyse des differentes fractions constitutives. Les resultats obtenus indiquent que la collecte des exsudats racinaires (er) est particulierement bien adaptee a l'isolement des secretions racinaires et a la caracterisation rigoureuse de leurs constituants polysaccharidiques mais aussi, pour la premiere fois, de leurs constituants proteiques. Par contre, les procedes d'extraction du materiel adherent a la surface racinaire (esr) induisent la contamination des secretions par du materiel d'origine parietale (esr/eau ou tampon neutre) et cytoplasmique (esr/tampon acide)

Cette these est partie integrante d'un programme de recherche-developpement concernant la violette de toulouse, pour permettre la relance de cette production regionale. Trois themes majeurs sont abordes: la connaissance de la plante, les modalites de son transfert en culture hors sol, et le controle de sa floraison. Une description phenologique, morphologique et anatomique est realisee. La violette de toulouse est caracterisee par un dimorphisme floral: elle est exploitee pour ses fleurs chasmogames emises en periode hivernale, les fleurs cleistogames ne presentant aucun interet commercial. La plante semble etre une espece essentiellement hemeroperiodique vis-a-vis de sa floraison chasmogame, la thermoperiode ayant un effet secondaire de type synergique. Les besoins hydriques et mineraux reduits de la violette resultent d'un developpement vegetatif peu eleve. En culture traditionnelle, les exportations sont limitees aux fleurs; l'adaptation de la technique culturale aux particularites du climat toulousain explique la reussite locale de cette production. L'echec du transfert de plants issus de culture traditionnelle en culture hydroponique semble lie a une sensibilite particuliere de ce type de materiel vegetal a l'asphyxie racinaire, qui n'est pas retrouvee sur des plants issus d'in vitro. L'aboutissement du programme pluri-disciplinaire de recherche portant sur la violette de toulouse s'est traduit au cours de l'annee 1992 par le transfert de plants issus d'in vitro en culture en hors sol, en conditions reelles d'exploitation. Le nouveau systeme de production permet un raccourcissement du cycle de culture, ainsi qu'un rendement en fleurs tres superieur a celui obtenu en culture traditionnelle. La production florale est egalement plus homogene, sur une saison plus longue. L'utilisation de regulateurs de croissance a ete experimentee. Les resultats obtenus montrent l'interet de ces substances pour la limitation de la vegetation des plants (reducteurs de croissance) ainsi que pour le controle de leur floraison (acide gibberellique)

L'utilisation intensive de produits phytosanitaires en agriculture a engendré une contamination importante du sol et des eaux superficielles et profondes. Parmi les solutions biologiques (biostimulation et bioaugmentation) envisagées pour diminuer ces contaminations, la rhizostimulation consiste à tirer profit du fait que la plante modifie considérablement les conditions notamment biologiques du sol sous l'influence de son système racinaire en favorisant l'installation et le développement de populations de micro-organismes. Celles-ci peuvent, le cas échéant, assurer la biodégradation des molécules xénobiotiques. Le travail a mis en évidence l'effet bénéfique produit par la culture d'une plante d'intérêt agronomique sur le maintien de la capacité de minéralisation de la microflore du sol vis à vis de certains herbicides (bentazone, diuron, isoproturoH et pendiméthaline) dégradés par co-métabolisme. Outre cet effet, nous avons montré que la culture pouvait favoriser l'apparition et la mise en place de la dégradation accélérée pour l'atrazine et le diclofop-méthyl. L'approche phénoménologique et moléculaire conduite pour appréhender l'effet biostimulant du mai͏̈s sur la biodégradation de l'atrazine a montré que la communauté bactérienne possédant le gène de dégradation atz C était fortement augmentée dans le sol rhizosphérique comparé au sol nu. Par contre, la technique RISA n'a pas permis de mettre en évidence de changement majeur dans la structure des communautés bactériennes du sol. Enfin, l'isolement de souches dégradantes a surtout révélé les limites des techniques traditionnelles et le fait que l'image de la diversité des communautés bactériennes obtenue n'est certainement pas un reflet réel de l'ensemble des communautés dégradantes présentes et du polymorphisme des gènes impliqués. Elle a toutefois permis l'isolement d'une souche dégradant l'atrazine (Nocardioides sp. ) et d'une souche dégradant le diclofop-méthyl (Sinorhizobium BKIO).

Chez le maïs, la réduction de croissance sous forte demande évaporative pourrait être liée à l’état hydrique des plantes (Hsiao et al. , 1998) et/ou à la conductivité hydraulique entre le sol et les racines (Bouchabke et al. , 2006). Les difficultés pour contrôler les caractéristiques de l’interface sol-racines ont empêché d’éclaircir leurs rôles dans la réponse des plantes à la demande évaporative. La découverte des aquaporines ouvre la possibilité de comprendre le rôle de la conductivité hydraulique racinaire (Lpr), sur la croissance foliaire et les flux d’eau. Dans ce travail, des réductions de Lpr chez le maïs ont été imposées par des traitements décrits comme altérant Lpr par inhibition des aquaporines (charge acide, anoxie et péroxyde d’hydrogène). Ces traitements ont été combinés avec une gamme de demandes évaporatives, et les réponses à court terme de la croissance foliaire, des flux d’eau, et des potentiels hydriques ont été suivies. Les résultats ont montré que, en premier lieu, les aquaporines ont contrôlé une part importante des flux d’eau à travers la racine, en modifiant les gradients de potentiel hydrique plutôt que les flux d’eau. En second lieu, Lpr contrôle la sensibilité de la croissance foliaire aux fluctuations de la demande évaporative. En troisième lieu, la turgescence des cellules en croissance a répondu parallèlement à la croissance foliaire aux modifications de Lpr et de demande évaporative. Elle constitue donc une variable déterminante pour interpréter la réponse de la croissance dans ces conditions. Un modèle mathématique a été développé pour appuyer cette conclusion. En dernier lieu, à court terme, l’anoxie a inhibé la croissance en suivant la même cascade signalétique hydraulique que celle induite par les traitements visant l’inactivation des aquaporines racinaires. Pour conclure, les conditions environnementales qui modifient Lpr font de cette dernière un déterminant potentiel majeur de l’adaptation des plantes aux stress environnementaux
In maize, leaf growth reduction by increased evaporative demand appeared to depend on either plant water status (Hsiao et al. , 1998) and/or soil-to-root hydraulic conductivity (Bouchabke et al. , 2006). Difficulties in controlling soil-to-root characteristics has hindered to evaluate their role in plant responses to evaporative demand. The discovery of aquaporins and the recent insights into their gating properties offered the possibility to assess the role of root water uptake characteristics, in particular hydraulic conductivity of the roots (Lpr) for leaf growth rate and water flow in intact plants. In this thesis, Lpr reductions were induced by a range of treatments which affected Lpr by aquaporin down-regulation such as acid root loading, anoxia and hydrogen peroxide. These treatments were combined with a range of evaporative demands, and short term responses of leaf elongation rate, water flow and water potentials were followed. It was concluded that, firstly, aquaporins controlled an important part of the water transport across maize roots with primary impacts on water potential gradient rather than on water flow. Secondly, the Lpr controlled the responsiveness of leaf elongation rate to fluctuating evaporative demand. Thirdly, turgor pressure of growing cells responded like leaf elongation rate to combined changes in root hydraulic conductivity and plant transpiration rate, and could therefore explain the interactive effects of water availability and evaporative demand on leaf growth. A modelling approach was developed to further support this conclusion. Lastly, on a short term time scale, anoxia inhibited maize leaf growth following the same hydraulic signalling cascade as induced by pharmacological treatments targeting root aquaporin inactivation. We conclude that environmental conditions affecting Lpr, such as anoxia, class this variable as a putative strong determinant for whole plant adaptation to environmental stresses