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Le fonctionnement de la photosynthèse est un excellent indicateur de l'état sain ou stressé d'un végétal. Ici  la mesure est effectuée sur une feuille. L'appareil (Fluorimètre Walz) envoie une lumière de saturation sur les pigments photosynthétiques, et mesure en contrepartie l'énergie ré-émise par fluorescence. Plus celle-ci est importante, moins la feuille est capable d'absorber et d'utiliser l'énergie solaire, ce qui est un signe de stress.. © © INRA, MAITRE Christophe

Adaptation des productions végétales

Projet CAQ 40 - Effets du changement climatique sur la qualité des fruits, grains et semences

Les périodes de remplissage des grains et des fruits sont celles qui seront les plus fortement affectées par l’accroissement des périodes de fortes chaleurs et de déficits hydriques durant l’été en Europe. Cela conduira à des modifications de taille et de composition de ces productions, donc de leurs rendements, valeurs gustatives et nutritionnelles. Ce projet rassemble des équipes spécialistes de ces productions (grains, fruits, semences) afin d’établir pour celles-ci l’impact et les possibilités d’adaptation de ces cultures aux changements climatiques.

Mis à jour le 11/05/2015
Publié le 08/10/2014

Les étapes allant de la pollinisation à la fin du remplissage du grain ou du fruit sont cruciales car elles déterminent la taille et la composition des grains, fruits ou encore des semences. En Europe, pour la plupart des espèces cultivées, ces étapes se déroulent entre la fin du printemps et le courant de l’été, mois au cours desquels il y a eu ces 15 dernières années, une augmentation de la fréquence de périodes avec des températures élevées, souvent accompagnées d’un manque d’eau. Les prévisions climatiques pour le siècle en cours indiquent une augmentation probable de la fréquence de ces épisodes de fortes contraintes pour les plantes, en particulier à partir de 2040.

Pois soumis à des températures de 15/20°C ou 30/35°C pendant la phase de remplissage du grain. © Inra, IRHS Angers
Pois soumis à des températures de 15/20°C ou 30/35°C pendant la phase de remplissage du grain © Inra, IRHS Angers

Les fortes températures (supérieures à 25°C dans la journée) et le déficit hydrique influencent de nombreux processus qui se produisent dans les grains et les fruits, par exemple le rythme des divisions cellulaires et d’expansion des tissus, la respiration et la transpiration, les réactions enzymatiques, le mode d’assemblage de différents biopolymères. Cela peut changer considérablement les caractéristiques finales des grains et des fruits. Certains de ces changements sont déjà connus ou envisagés : diminution de rendement en farine due aux grains petits et durs (blé), diminution de la germination des graines et augmentation du taux de graines dures qui ne s’imbibent pas (blé, riz, graines de légumineuses), diminution de la taille des fruits, modification de leur composition en sucres et caroténoïdes (tomate) et diminution de l'acidité (agrumes).

Fruits récoltés sur des pêchers soumis à des restrictions hydriques pendant la période de division des cellules (stress 1) pendant la période de durcissement du noyau (stress 2) ou pendant la période d’expansion cellulaire (Stress 3), ou soumis à un stress continu pendant les périodes 1, 2 et 3.. © Inra, Inra PSH Avignon
Fruits récoltés sur des pêchers soumis à des restrictions hydriques pendant la période de division des cellules (stress 1) pendant la période de durcissement du noyau (stress 2) ou pendant la période d’expansion cellulaire (Stress 3), ou soumis à un stress continu pendant les périodes 1, 2 et 3. © Inra, Inra PSH Avignon

Fruits récoltés sur des pêchers soumis à des restrictions hydriques pendant la période de division des cellules (stress 1) pendant la période de durcissement du noyau (stress 2) ou pendant la période d’expansion cellulaire (Stress 3), ou soumis à un stress continu pendant les périodes 1, 2 et 3.

Le présent projet rassemble des équipes ayant des compétences en agronomie, physiologie, génétique et technologie des produits agro-alimentaires. Elles disposent de puissants outils complémentaires que sont les plateformes d’analyses biochimiques, de phénotypage et de modélisation. Une gamme d'espèces sera comparée : blé, colza et pois pour les cultures de graines, et tomate et pêche pour les fruits. Ces plantes seront cultivées dans des serres où peuvent être provoqués de façon contrôlée des températures élevées et du déficit hydrique à des stades spécifiques; différentes mesures biochimiques et métaboliques seront effectuées au cours de la période de remplissage et lors de la récolte.
Les équipes INRA travaillant sur les fruits, les grains et les semences réunissent leur expertise pour mieux partager leurs connaissances ainsi que l’utilisation de nouvelles technologies. En combinant et en comparant les résultats sur différents fruits et espèces, elles cherchent à mettre en évidence si des voies métaboliques, des processus chimiques, cellulaires et physiques génériques sont impliqués, ou bien à révéler une diversité d'adaptations possibles.

A terme, ces travaux permettront d'analyser et de mieux évaluer l'impact du changement climatique sur les productions en termes de quantité et de qualité. Une application de ce projet est aussi d’apporter les éléments nécessaires pour guider les programmes de sélection des plantes et les changements à mettre en œuvre dans les pratiques de gestion de ces cultures.

Durée: 4 ans (2012 - 2015)

Posters présentés lors de la conférence Climate Smart Agriculture à Montpellier (Mars 2015) :  Poster CAQ40 - CSA2015 et Poster CAQ40 Graine et Semence - CSA 2015

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Environnement et agronomie