Morphologie racinaire

Ressources du sol et morphologie racinaire

L'azote est le nutriment quantitativement le plus important dans les systèmes de culture. Cependant, une fraction considérable de l'azote est perdue par lessivage, avec des conséquences néfastes pour l'environnement et la santé humaine. Limiter le lessivage du nitrate dans le sol peut être atteint en optimisant le degré de ramification des racines pour explorer un plus grand volume de sol à la recherche de cette resource mobile.

Cette recherche met en évidence la variabilité naturelle de la morphologie des racines dans des espèces de la famille des Brassicaceae, comme la plante modèle Arabidopsis ou la plante cultivée colza.

• Le modèle Arabidopsis

Il existe une grande variation génétique dans les traits morphologiques racinaires parmi les accessions naturelles d'Arabidopsis dans le monde entier (Mech Dev 130: 45-53, Nitrogen 3: 444-454). Nous nous sommes concentrés sur les poils racinaires, qui sont des composants clés de la rhizosphère contribuant à l'absorption de l'eau et des nutriments. En collaboration avec le Prof C. Vincent (Florida University, USA), une méthode a été développée pour quantifier les poils racinaires au niveau de l'organe racinaire entier (J Exp Bot 73: 3304-3307). De cette manière, nous avons évalué le rôle des phénotypes racinaires dans la production de biomasse et l'acquisition du nitrate dans un panel restreint d'accessions d'Arabidopsis (J Exp Bot 73: 3569-3583). Une plus grande production de biomasse est liée à une augmentation de la taille du système racinaire ou à des caractéristiques spécifiques des poils racinaires. Un plus grand nombre de poils racinaires génère une  faible résistance sous concentration élevée en nitrate, tandis que la longueur des poils racinaires peut améliorer l'exploration de la zone racinaire sous concentration faible. La taille de l'organe racinaire est corrélée positivement avec l'activité des systèmes d'absorption de nitrate à haute affinité, soulignant les bénéfices d'un large système racinaire pour l'acquisition de l'azote.

• Le colza cultivé

Une amélioration considérable de l'efficacité des intrants est nécessaire pour atteindre le plein potentiel de la culture du colza, qui est apparentée à l'espèce modèle Arabidopsis. Nous avons montré un degré considérable de variabilité dans la morphologie des racines parmi les cultivars actuels de colza, et une correlation positive entre la taille du système racinaire et la biomasse aérienne (Nitrogen 2: 491-505). De plus, les traits morphologiques des racines observés à un jeune stade de développement en laboratoire, sont corrélés positivement avec les concentrations d'azote et de protéines dans les graines récoltées en champ (Front Plant Sci 7: 70). Ces observations soutiennent notre hypothèse selon laquelle l'optimisation de la morphologie des racines peut conduire à une plus grande production de biomasse ou à une valeur nutritionnelle améliorée.

Plusieurs approches génétiques quantitatives pour les traits morphologiques racinaires sont menées avec de larges panels de diversité, et les régions de QTL identifiées fourniraient des cibles de sélection pour redessiner la morphologie des racines du colza (Physiol Plant e14315).