Production de variants de pommes de terre (Solanum tuberosum L.) tolérants au stress salin.

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Armand Généreux
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UNIVERSITE ABDELHAMID IBN BADIS DE MOSTAGANEM Faculté des Sciences de la Nature et

Doctorat es-sciences, Option : Biotechnologie Végétale Production de variants de

Réalisé par : GHOMARI Samia Encadré par : Mr LOTMANI.B, Professeur.

1 UNIVERSITE ABDELHAMID IBN BADIS DE MOSTAGANEM Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie Filière : Agronomie INRAA, de Sidi Bel Abbés Sous le thème : Thèse de Doctorat es-sciences, Option : Biotechnologie Végétale Production de variants de pommes de terre (Solanum tuberosum L.) tolérants au stress salin. Réalisé par : GHOMARI Samia Encadré par : Mr LOTMANI.B, Professeur. Université de Mostaganem ; Co-encadré par : Mr LABDI.M, Directeur de recherche; INRAA, Sidi Bel Abbés. Présentée le 09 Octobre 2014

2 PROBLÉMATIQUE DE LA SEMENCE EN ALGÉRIE 1- Importation en permanence de la semence de base SE, E ; 2- Salinisation des terres agricoles, facteur limitant de la pomme de terre ; 3- Non maitrise de la technologie de production de la semence de départ G0. OBJECTIF DU TRAVAIL DE RECHERCHE 1- Mise au point de la technique de production de la semence G0 in vitro ; 2- Mise au point de la technique de Sélection de variants tolérants aux stress salin ; 3- Production de plants présentant un seuil de tolérance sub-létal ; 4- Multiplication de la semence à tolérance avérée ;

méristèmatique et micropropagation Microtubérisation Callogenèse des

3 Matériel végétal : tubercules de 2 variétés Spunta et Kondor Plan de travail - Partie 1 : Culture in vitro à partir de germes Culture méristèmatique et micropropagation Microtubérisation Callogenèse des explants tiges et feuilles Conservation et pré-germination Induction de variants somaclonaux

4 Partie 2 Application du stress salin Vitroplants Cals foliaires et caulinaires Sélection des individus et de cals des deux générations G1 et G2, tolérants au stress salin Micropropagation des individus tolérants Induction de variants somaclonaux tolérants Microtubérisation

5 RÉSULTATS Etape 1 1. La culture in vitro des germes Milieux de culture Reprise des germes Spunta Kondor MS 5 jours 49 % à 2,5 cm MS1 3 à 4 jours MS2 3 jours 82 % à 5,8 cm 55 % à 2,5 cm 74 % à 4 cm 72 % à 4,3 cm 74 % 5,4 cm 2.La culture méristèmatique Milieux de culture Tige Cal Spunta Arrêt de croissance Mort Tige Cal Kondor Arrêt de croissance Mort MB 62,5% 00% 12,5% 25% 70% 00% 26,66% 3,33% MC 00% 00% 23,8% 76,19% 38% 19,23% 11,5% 30,76%

6 Milieu MB 20 jours Milieu MB 40 jours Après 10 jours Spunta : % Kondor : % Après 7 jours Spunta : % Kondor : 25 % Milieu MD Milieu ME

C1 ; - Tubercules non conservables (dessèchement total).

7 Milieu MS3: 3. La microtubérisation - Microtubérisation après 20 jours ; - Présence de plus de 80 % du calibre C1 ; - Tubercules non conservables (dessèchement total). Milieu MS4: - Microtubérisation après 60 jours: 85% à plus de 90% de plants ; - Prédominance du calibre C3 et C4 chez Spunta et du calibre C2 chez Kondor ; - Bonne conservation avec une pré-germination de plus de 65%

8 4. Callogenèse: Cal organogène L étude par ACP : organisation des températures en un arc parabolique (effet Guttman), montre T2 comme la température la plus favorable pour la callogenèse.

9 5- L organogenèse des cals induits Projection des milieux de culture et des néoformations organogènes des cals sur l axe factoriel de l ACP. Optimisation de l organogenèse se fait par l utilisation du milieu MSC et de explant tige

10 Etape 2 1- Sélection de cals tolérants au stress salin T0 T12 T5 - Pas de différence entre explants et variétés - NaCl: effet de ralentissement de la croissance tissulaire

11 ZG T5 - Réduction du nombre de zones génératrices - Développement centrifuge plus important des cellules trachéides à partir de T3.

12 Cals de la G1 face au stress salin - Sélection de T4 et T5 comme seuil de tolérance callogène Cals de la G2 face au stress salin

- Développement caulinaire normal, - Absence du feuillage; - Vitroplants des explants tiges mieux développés - Absence de

13 2- Induction de variants somaclonaux à T4 et T5 Organogenèse - Très favorable chez les cals caulinaire; - Induction à partir de la G3, - Influence du facteur variété: Kondor possède un potentiel 3 fois plus organogène que Spunta, Croissance caulinaire - Développement caulinaire normal, - Absence du feuillage; - Vitroplants des explants tiges mieux développés - Absence de rhizogenèse Rhizogenèse (milieu MSE1: l ANA à 18 mg.l -1 ) Très forte rhizogenèse après 6 jours de repiquage chez tous les variants

14 3- Sélection de génotypes tolérants 1- G1 - T10: concentration létale - Seuil de tolérance : T5 pour Spunta, et T4 chez Kondor LIBELLES MOYENNES GROUPES HOMOGENNES 2- G2 KON-T1 5,42 A SP-T1 4,73 A KON-T2 4,63 A KON-T3 4,07 B KON-T4 3,16 BC SP-T2 2,67 C KON-T5 2,54 C SP-T3 2,33 CD SP-T4 2,32 D SP-T5 1,92 D - La sensibilité au stress ne peut être identifiée qu à partir de la G2 - Une chute considérable de l indice de tolérance de la G1 vers G2; - T5 : concentration létale.

3- Microtubérisation des génotypes tolérants Milieu MS2S - Plus de 30 jours pour le cycle de tubérisation; - À T3: prédominance du calibre C3 avec 70 % pour Kondor et de 34% pour Spunta; -

15 3- Microtubérisation des génotypes tolérants Milieu MS2S - Plus de 30 jours pour le cycle de tubérisation; - À T3: prédominance du calibre C3 avec 70 % pour Kondor et de 34% pour Spunta; - Déformation des microtubercules Milieu MS4 (GA3 et 80g de saccharose) pour le T4 Kondor 2g - Précocité de la tubérisation dès 20 jours de croissance - Déformation des microtubercules Calibrage Kondor (%) Spunta (%) C C C C

16 DISCUSSION Callogenèse NaCl a induit une modification physiologique et morphologique des Cals. Levigneron et al. (1995): présence d un déséquilibre ionique cellulaire Les cals caulinaires plus tolérants que les cals foliaires: régularisent mieux leur pression osmotique cellulaire (Messaï et al., 2006). Les cals stressés développent d avantage les trachéïdes, de manière centrifuge: permettant d atténuer les sels toxiques: Wakamiya et al. (1996).

17 Organogenèse Les cals caulinaires: plus organogènes ; Hannachi (1997); L agencement de BAP et 2.4-D au milieu: l inhibition organogène des cals tolérants. nécessitant 3 générations pour s adapter et former les méristèmes. La jonction des observations et des résultats de suivi: 4 g.l -1 seuil de tolérance Génotypes tolérants La présence du NaCl : importantes différences en croissance caulinaire et racinaire. En concordance avec la méthode des variants somaclonaux, la mesure du seuil de tolérance: à partir G2. Kondor est la variété qui croit le mieux en conditions saline in vitro. T5 est une concentration létale ; T3: seuil de tolérance in vitro, alors qu il est évalué in vivo par la FAO (2010) à 2 milli-siemens.cm -1, soit l'équivalent de 1,28 g.l -1 de sel dissous.

18 Microtubérisation sous stress salin la tubérisation est influencée par le facteur variété Elle est retardée de 30 jours L enrichissement du milieu de tubérisation (saccharose, urée, MgSO 4 et ANA) a favorisé une meilleur période de tubérisation à T4. l intervention de ces substances a permis d équilibrer la pression osmotique cellulaire et de limiter l effet toxique du NaCl. Cette vision reste à être confirmer.

19 Conclusion et perspectives L INDUCTION DE VARIANTS SOMACLONAUX PAR CALLOGENÈSE DE Solanum tuberosum L. TOLÉRANNTS AU STRESS SALIN La callogenèse ne dépend pas du facteur variété Son optimisation par : Explants caulinaires et Incubation à 25 ± 1 C L organogenèse somatique est influencée par le facteur variété Les cals caulinaires sont plus expressifs que les cals foliaires La technique de variation somaclonale : - Favorise l extension de la tolérance (4g.L -1 ) - Nécessite un temps très important - Onéreuse en produits chimiques - Résultats finaux irréguliers

20 L AMÉLIORATION VARIÉTALE PAR SÉLECTION DE GÉNOTYPE Tolérance optimisée réduite (3 g.l -1 ), Le facteur variété est déterminant (Kondor plus tolérante que Spunta) ; La tolérance s exprime par la croissance du vitroplant favorable suivie d une microtubérisation. Méthode nécessitant deux fois moins de temps, et peut rapporter un intérêt économique important. PERSPECTIVES Multiplication des individus tolérants in vitro ; Passage de l in vitro à l in vivo (adaptation sous serre pour obtenir les minitubercules) ; Reproduction en hydroponique des variants; Tester leur seuil de tolérance en in vivo passer de la petite à la grande échelle.

21 Articles et communications

22 Programmes de recherches PNR porteur de projet PNR ; N : 234, financé par la DGRSDT ; domicilié à l INRAA- Sidi bel Abbés, organisme pilote : INRAA- Alger ; Titre du projet : Production in vitro de variants somaclonaux de pomme de terre (Solanum tuberosum L.) tolérants à la salinité. Intitulé du programme national de recherche concerné (P.N.R.): Utilisation de la biotechnologie pour la production et l amélioration de la pomme de terre. Participations à des programmes de recherche à l INRAA Production de la semence de pomme de terre in vitro (la G0). Amélioration de la productivité de la semence de pomme de terre. Participation à des manifestations scientifiques internationales 1- Séminaire international d étude agriculture biologique et développement durable à Oran: Intitulé: induction et sélection de variants de Solanum tuberosum L. tolérants à la salinité en passant par la callogenèse des explants tiges, feuilles et racines. 2- Congrès international sur les plantes aromatiques et médicinales (CIPAM 2012) déroulé le 8, 9 et 10 mai 2012, à Sidi Bel Abbés.

23 Participation à des manifestations scientifiques nationales : 1- Acte de l atelier régional sur la recherche scientifique et le développement de l agriculture, à Mostaganem. Intitulé : filière pomme de terre. 2- Atelier régional sur la recherche scientifique et le développement de l agriculture, à Sidi Bel Abbés. L intitulé : Production de vitroplants de pomme de terre Solanum tuberosum L. résistants à la salinité. 3- Atelier régional sur la recherche scientifique et le développement de l agriculture, à Sidi Bel Abbés. L intitulé : Action des hormones sur la croissance in vitro de la pomme de terre Solanum tuberosum L. variété Spunta. 4- Atelier régional sur la recherche scientifique et le développement de l agriculture, à Sidi Bel Abbés. L intitulé : Contribution à la mise au point de techniques pour la régénération in vitro de la pomme de terre. 5-2 èmes journées scientifiques de la faculté des sciences exactes de la nature et de la vie, à Mostaganem. Intitulé : Effet du stress salin sur le développement in vitro des cals de Solanum tuberosum L. induits à partir des explants de tiges, feuilles et racines. 6- Atelier régional sur la recherche scientifique et le développement de l agriculture, à Sidi Bel Abbés.

24 Merci pour votre aimable attention

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