Lilian Ceballos
Fascinantes plantes
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos
Une brève histoire évolutive de la biosphère
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Diversification:Lichens→algues→mousses→fougères→gym-nospermes→angiospermes
Formation du sol:Mise en place de chaînes trophiques et interactions durables (mutualisme/parasitisme)
Le Champ de la Terre
Evolution des végétauxterrestres
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Cycle de la MO: décomposition des végétaux → formation d’humus
CAH: association d’acides humiques, d’argile et d’ions Ca2+
Minéralisation de l’humuspar des bactéries du sol → libération d’azote
Le Champ de la Terre
Photosynthèse et développement végétal
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Le cyclehumification / minéralisation réalise un stockage de l’azote du sol
En l’absence de CAH (manque d’éléments constitutifs, déséquilibre humification / minéralisation, érosion),l’activité micro-bienne maintient la structure du sol(mucus, exsudation)
Le Champ de la Terre
La fertilité du sol
.Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Lilian Ceballos
Physiologie végétale
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Lilian Ceballos
Physiologie végétale
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 25 février 2012.
Le Champ de la Terre
Les Plantes, lien entre sol et air
Le Champ de la Terre
Feuilles: CO2 →O2
Sucres
Tiges:
Xylème→ Conduction eau, minéraux
Phloème→ Transport sucres
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Le Champ de la Terre
Les Plantes, lien entre sol et air
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
La cellule végétale
Le Champ de la Terre
.
Structure: Double membrane (pectate de Ca)
Energie: Chloroplastes (photosynthèse)
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Les stomates
Le Champ de la Terre
Régulation des échanges gazeux:
H2O: fermeture des stomates si air sec (déshydratation)
C02: absorption et diffusion vers les tissus photosynthétiques
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Les sources d’azote
Le Champ de la Terre
Azote atmosphérique :illimitée, Légumineuses
Azote organique du sol :stockage immédiat(MO fraîche, résidus, engrais verts, microbes) et stockage longue durée(humus)
Azote minérale du sol :ammonium(dégradation MO fraîche et humus), transformé en nitrate(solution du sol, directement utilisable, compétition avec les µO)
Volatilisation par sécheresse, lessivage profond
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
La cellule racinaire
Le Champ de la Terre
Absorption de l’azote:
- Stockage vacuolaire (nitrates)
- Transport (xylème)
- Réduction → NH4+ → AA, protéines
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Le Champ de la Terre
Photosynthèseet Respiration
Compartimentation dans la cellule
Photosynthèse (jour):
Chloroplastes : CO2→ O2, Sucres
Respiration (jour et nuit):
Mitochondries: Sucres + O2→ Energie + CO2
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Photosynthèseet Respiration
Le Champ de la Terre
Les glucides produit par la photosynthèse peuvent être:
Brûlés dans les mitochondries avec O2 (énergie)
Exportés et stockés (amidon…)
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Croissance végétale et méristèmes
Le Champ de la Terre
Tissu où se produit une intense multiplication cellulaire sous le contrôle d’hormones (auxine)
Définissent des zones d’élongation:
Bourgeon apical (dominance)
Bourgeon axillaire
Elongation racinaire (exploration du sol)
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Autotrophie végétale
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. Vendôme, 25 janvier 2012.Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Synthèse des glucides
Le Champ de la Terre
Structure (cellulose, hémicellulose)
Stockage(amidon)
Métabolisme secondaire(défenses végétales):
E4P + PEP →→ Shikimate:
Lignine
Alcaloïdes
Flavonoïdes
Terpènes
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
L’alternance de phasesclaire et obscure
Le Champ de la Terre
Phase claire:capture des photons
production d’énergie
Phase obscure:fixation du carbone (synthèse du glucose)
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Fixation et réduction du carbone
Le Champ de la Terre
Mésophylle: acides organiques
Cycle de Calvin: glucides
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Fertilisation azotée
Le Champ de la Terre
↓ lessivage (NO3-): couverts végétaux, CIPAN
Fixation d’azote atmosphérique(Légumineuses / Rhizobium)
PGPR
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Le métabolisme secondaire des végétaux
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Pigments floraux, défenses
Antioxydants
Pigments floraux, signaux, défenses, écran UV
Antioxydants
Synthèse des protéines
Tanins, antioxydants, défenses
Lignine (support et défenses)
Diversité des défenses végétales
Communication avec l’environnement et induction des défenses végétales
Défenses directes (toxines)Défenses indirectes (signaux SOS)
Le Champ de la Terre
Se défendre, s’installer et cohabiter
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Cultures Mécanisme Ravageur Production Source
Tabac (Nicotiana attenuata)
Défenses directes
Ver du tabac (Manduca sexta)
Nicotine, polyphénols, flavonoïdes, inhibiteurs de protéases, PPO
Reddy et al. 2004
Taux de prédation ↑, taux d’oviposition ↓
Lésions ↓ de +90%
Défenses indirectes par émission de SV
Reddy et al. 2004
Défenses directes et indirectes du tabac
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Culture Cultures associées
Agents Contrôle de Mécanisme Source
Vignes Rubus spp. Anagrus epos
sauterelles (Dikrella cruentata)
Colonisation accrue
Flaherty 1969
Vignes Diversité Metaseiulus occidentalis
Colonisation accrue
Flaherty 1969
Vignes Couvert végétal de Sorghum halepense
Acariens prédateurs
Acariens Eotetranychus wil-lamettei
Colonisation accrue grâce aux proies alternatives, Tetranychus urticeae Koch
Flaherty 1969
Courge Monoculture vs Triculture
Orius tristicolor
thrips Frankliniella occidentalis
Colonisation et localisation de l’hôte accrues
Flaherty 1969
Associations et contrôle biologique
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Culture Ravageur Mécanisme Molécules
Tabac femelles d’Heliothis virescens
Emission par les plants lésés esters du (Z)-3-hexenyl
Chou Plutella xylostella Trichogramma chilonis, Cotesia plutellae, Chrysoperla carnea
Substances Volatiles
Haricot de Lima, pommiers
Acariens Attraction des prédateurs Substances Volatiles
Maïs et Coton Larves de Lépidoptères
Attraction d’hyménoptères parasitoîdes
Substances Volatiles
Défenses indirectes et cultures
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Culture Ravageur Mécanisme Molécules
Haricot de Lima Liriomyza sativae Emission des plants lésés et attraction d’Opius dissitus sur les plants infestés
Substances Volatiles
Tomates
Haricot
Acariens (Tetranychus urticae)
Emission des plants lésés et attraction de parasitoîdes
Emission des plants lésés et attraction de parasitoïdes
Substances Volatiles
Substances Volatiles
Source : Dicke and Minkenberg (1991), Le Petit et al. (1992), Margolies et al. 1997
Défenses indirectes et cultures
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Défenses indirectes et cultures
Culture Ravageur Mécanisme Molécules
Chou Pieris brassicae Emission des parties lésés et Attraction de la guêpe parasitoïde Cotesia glomerata
Substances Volatiles
Maïs Spodoptera exigua Attraction de la guêpe parasitoïde Cotesia marginiventris
Substances Volatiles
Orme Xanthogaleruca luteola
Attraction du parasitoide Oomyzus gallerucae
Substances Volatiles
Pois, pois chiches
Larves exposées aux prédateurs
Croissance néoplasique au site d’oviposition
Diols estérifiés
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Lilian Ceballos
Croissance végétaleet Coopération microbienne
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Communication plantes-champignons:les mycorhizes
Communication plantes-bactéries:la fixation azotée (nodulation)
Stratégies de fertilisation fondées sur la
coopération
Le Champ de la Terre
Communication et coopération dans le sol
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Symbiose champignon/racine (400 Ma BP)Organe mixte:
↑ absorption d’eau et de minéraux (P)Solubilise les éléments immobilesDétoxification (stockage vacuolaire Ca)Rétention hydrique du sol (glomalines)
Le Champ de la Terre
Les mycorhizes
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
↑ Résilience des écosystèmes:
Réseaux d’arbres reliés par la mycorhizeRégulation des flux d’eau et d’ions
minéraux par la mycorhizeProtection du symbiote végétal contre les
pathogènes fongiques
Le Champ de la Terre
Ecologie des mycorhizes
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Bactéries de la rhizosphèredu solcapables de fixer l’azote atmosphérique
Mode de vie libre (Azospirillum, Nitrobacter)ou symbiotique(Légumineuses / Rhizobium)
Le Champ de la Terre
Plant Growth PromotingRhizobacteria (PGPR)
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Lilian Ceballos
PGPR et fertilisation des plantes
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Bactéries de la rhizosphèredu solcapables de fixer l’azote atmosphérique
Mode de vie libre (Azospirillum, Nitrobacter)ou symbiotique(Légumineuses / Rhizobium)
Le Champ de la Terre
Plant Growth PromotingRhizobacteria (PGPR)
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
La plante héberge et protège la souche spécifique de Rhizobium dans les nodules racinaires.
Elle transfère du carboneà son symbiote, en échange de l’azote atmosphérique
→ Association spécialisée très étroite
Le Champ de la Terre
Symbiose Légumineuses / Rhizobium
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
La symbiose est régulée par l’échange de signaux(flavonoïdes, LCO) qui modulent l’attraction des bactéries vers la racine
L’apport d’azote ou l’excès de sel inhibent l’attraction chimiotactique et la fixation azotée
Le Champ de la Terre
Symbiose Légumineuses / Rhizobium
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Le Champ de la Terre
Symbiose Légumineuses / Rhizobium
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Présence de lutéoline(flavonoïde) dans les téguments de graines de Légumineuses non domestiquées
Apport d’azote à la plante
Modification de l’architecture racinaire: stimule la croissance racinaire donc l’exploration du sol
→ Impact positifsur l’absorption des nutriments autres que l’azote
Le Champ de la Terre
PGPR et développement végétal: effets directs
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Stimulel’exsudation racinairede signaux végétaux(flavonoïdes), d’acides organiqueset de mucilages:
↑ des communautés bactériennes favorables (manchons racinaires)
Le Champ de la Terre
PGPR et développement végétal: effets directs
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Amélioration des caractéristiques du sol:
maintien d’une hydratation locale, lubrification des racines, solubilisation d’éléments immobiles
Le Champ de la Terre
PGPR et développement végétal: effets directs
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Améliore la nutrition végétaleStimule la vie microbiennevia l’exsudation racinaire accrueAméliore la structure et l’exploration du sol
→ Impact positif sur la croissance végétale
Le Champ de la Terre
PGPR et développement végétal: effets directs
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Rôle protecteur descommunautés bactérien-nesassociées aux racines
Inhibition de nombreux champignons patho-gènes du sol par plusieurs mécanismes:
Antagonisme compétitifMycoparasitisme
Le Champ de la Terre
PGPR et développement végétal: effets indirects
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Rôle protecteur descommunautés bactérien-nesassociées aux racines (biofilms, quorum sensing)
Biofertilisants liquides associantPGPR etchampignons (Trichoderma)
Le Champ de la Terre
PGPR et antagonisme
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Erosion des ressourcesphytogénétiques
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
- la Chine exploitait une dizaine de milliers de variétés de blé en 1949. En 1970, seul un millier de variétés subsistent.
- 95% des variétés de choux, 91% des variétés de maïs, 94% des variétés de pois et 81% des variétés de tomates cultivées au siècle dernier ont été perdues aux Etats-Unis.
- les espèces éthiopiennes d’orge subissent une érosion importante et le blé dur est en voie de disparition en Ethiopie.
Le Champ de la Terre
Perte de variétés cultivées
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
- dans les Andes, on retrouve une érosion massive des variétés locales et des cultures indigènes.
- au Chili, les pertes de variétés locales de pomme de terre, de seigle, d’orge, de lentilles, de pastèques, de tomates et de blé ont été signalées.
- en France, 80% des variétés potagères inscrites au catalogue en 1960 ont disparu.
Le Champ de la Terre
Perte de variétés cultivées
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Erosion de la biodiversité
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
21642165Radis
132498529Melon
07581710Courgette
28317092Chou-fleur
46612641Carotte
Variétés anciennesHybrideNon hybrideHybrideNon hybride
Catalogue 2003Catalogue 1979Source : RSP 2004
Lilian Ceballos
Stratégies fondées sur la coopération microbienne
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Co-inoculation deLégumineuses avecRhizobium et Azospirillum:
↑ la résistance des pois à lasalinitéet à lasécheresse
↑ l’exsudation defacteurs de nodulation chez les Légumineuses en condition destress salin
Le Champ de la Terre
Impact de la co-inoculation sur la résistance aux stress
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
L’application foliaire dufacteur de nodulation (Nod Bj V) augmente le taux photosynthétique du maïs de36%, 23% et 12% à des concentrations de10-6, 10-8, 10-
10 M.
Wajahatullah K. et al. 2008
Le Champ de la Terre
Croissance et facteurs de nodulation
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Les applications de LCO (10-6 M) sur les feuilles de maïset de sojaaccroissent la surface foliaire, le poids sec des tiges et le poids sec totalpar rapport au contrôle.
→ Ce signal améliore la photosynthèse et la croissance des plantes.Wajahatullah et al. 2008
Le Champ de la Terre
Croissance et facteurs de nodulation
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Importance descommunautés microbiennes pour le développement végétal
Coopération microbes / végétauxet microbes / microbes
Avantages : croissance, santé végétale, conditions pédologiques
Le Champ de la Terre
Coopération des végétaux avec les PGPR
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Comparaison conventionnel/biologique
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
Polyphénols & Vit CLe Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
158%3924,7150%620412Polyphé-nols
152%32,1NDNDNDVit C
% B/CBiologique Convention-nel
% B/CBiologique Convention-nel
MaïsFraise
Teneur en acide ascorbique (vit C) et polyphénols totaux (mg/100g PF) d’aliments
Polyphénols et PPOLe Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
110%64,558,4136%2921,3Polyphénols
315%3021959129%26552053Activité PPO
% B/CBioConventionnel% B/CBioConventionnel
PoiresPêches
Activité Polyphénoloxydase et teneur en polyphénols totaux (mg/100g PF) d’aliments
Erosion de la biodiversité
Le Champ de la Terre
Lilian Ceballos. CFPPA Lons, 1 février 2012.
132%Huit comparaisons
89%0,80,9Pinot gris- Neuchâtel
130%0,130,10Chasselas-Auonne
150%0,30,2Chardonnay- Neuchâtel
139%32,823,6Gamay- Morges
186%14,98Pinot noir- Ligerz
138%11,08Pinot noir- Peissy
130%17,613,5Pinot noir- Morges
91%12,713,9Pinot noir- Neuchâtel
%BiologiqueConventionnel
Teneur en resvératrol (ppm)
Teneur en resvératrol de variétés de vins biologiques et conventionnelles (Levite et al. 2002)
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