Impact d’une hausse de température et d’un déficit hydrique sur la croissance, la reproduction et la qualité des graines du sarrasin de Tartarie (Fagopyrum tataricum) dans le contexte des changements climatiques

Details

Supervisors

Quinet, Muriel

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en biologie des organismes et écologie, à finalité approfondie

Abstract

Dans un contexte d’augmentation des températures et des épisodes de sécheresse ainsi que de mise en danger de la santé et sécurité alimentaires, il apparaît comme une évidence de se tourner vers des cultures alternatives plus respectueuses de l’environnement et plus résistantes aux stress environnementaux futurs. Ainsi, le sarrasin de Tartarie (Fagopyrum tataricum), pseudo-céréale à reproduction auto-compatible, possède une grande adaptabilité écologique et un rendement plus élevés que le sarrasin commun, ce dernier néanmoins plus cultivé. Notre étude vise à comparer l’impact individuel et combiné des stress thermique et hydrique sur la croissance, la physiologie et la production et qualité des graines de deux variétés de sarrasin de Tartarie. Pour ce faire, durant 2 mois et demi de culture en serres, deux variétés de sarrasin de Tartarie, Islek et Lifago, ont été soumises à un stress thermique (21°C ou 28°C) et à un stress hydrique (arrosage régulier ou réduit). Différents paramètres de croissance tels que la taille ou le nombre de feuilles ont été suivis durant toute la durée de la culture et des paramètres physiologiques ont été analysés comme la conductance stomatique, la photosynthèse ou le potentiel osmotique. La production et la qualité des graines ont été étudiées ainsi que la teneur en antioxydants dans les inflorescences afin d’évaluer le potentiel nutraceutique du sarrasin de Tartarie. Nos résultats ont montré que le stress thermique induisait de plus forts impacts que le stress hydrique chez les deux variétés, tant sur l’aspect morphologique que physiologique. La combinaison des deux stress a eu un effet plus marqué que les stress individuels mais uniquement sur la physiologie. Les deux variétés ont su mettre en place des mécanismes de résistance au stress thermique et d’évitement au stress hydrique. Cependant, de grandes différences existaient entre Islek et Lifago. Islek présentait en effet une petite taille, un nombre limité de feuilles et d’inflorescences et n’a produit aucune graine à 28°C. Au niveau physiologique, il a été observé que la variété Lifago a été nettement moins impactée par les stress et se révèle être plus résistante qu’Islek. Au sujet du potentiel nutraceutique, Lifago domine également puisque la concentration en minéraux dans ses quelques graines produites a su être maintenue voire augmentée. Le même constat est établi quant aux concentrations en antioxydants dans les inflorescences, plus élevées et stables avec les stress chez Lifago qu’Islek. Le sarrasin de Tartarie, et plus spécifiquement la variété Lifago, semblant bien supporter les stress, se dessine alors comme une culture prometteuse. Un approfondissement sur son étude permettrait de valoriser son potentiel nutraceutique face aux changements climatiques. Cette pseudo-céréale à la culture facile et écologique pourrait ainsi faire l’objet d’améliorations pour augmenter son rendement, plus faible que celui des céréales traditionnelles. In a context of rising temperatures and episodes of drought as well as endangering food health and safety, it seems obvious to turn to alternative crops that are more environmentally friendly and more resistant to future environmental stresses. Thus, Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum), a pseudo-cereal with self-compatible reproduction, has a better ecological adaptability and a higher yield than common buckwheat, which is nevertheless more cultivated. Our study aims to compare the individual and combined impact of thermal and water stress on the growth, physiology and seed production and quality of two varieties of Tartary buckwheat. To this end, during 2 and a half months of cultivation in greenhouses, two varieties of Tartary buckwheat, Islek and Lifago, were subjected to thermal stress (21°C or 28°C) and water stress (regular watering or reduced). Different growth parameters such as height or number of leaves were monitored throughout the duration of the culture and physiological parameters were analyzed such as stomatal conductance, photosynthesis or osmotic potential. Seed production and quality were studied as well as antioxidant content in inflorescences to assess the nutraceutical potential of Tartary buckwheat. Our results showed that heat stress induced stronger impacts than water stress in both varieties, both on the morphological and physiological aspects. The combination of the two stresses had a more marked effect than the individual stresses but only on the physiology. Both varieties were able to establish mechanisms of resistance to heat stress and avoidance of water stress. However, big differences existed between Islek and Lifago. Islek had indeed a small size, a limited number of leaves and inflorescences and did not produce any seeds at 28°C. At the physiological level, it was observed that the Lifago variety was significantly less impacted by stress and proved to be more resistant than Islek. Regarding the nutraceutical potential, Lifago also dominates since the concentration of minerals in its few seeds produced has been able to be maintained or even increased. The same observation is established for the concentrations of antioxidants in the inflorescences, which are higher and more stable with the stresses in Lifago than in Islek. Tartary buckwheat, and more specifically the Lifago variety, seeming to withstand stress well, thus emerges as a promising crop. A deepening of its study would make it possible to enhance its nutraceutical potential in the face of climate change. This pseudo-cereal, which is easy to grow and ecological, could thus be improved to increase its yield, which is lower than the traditional cereals.