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Etude des bases génétiques de l'efficience de l'utilisation de l'azote du riz pluvial (Oryza sativa L.) à Madagascar

Rakotoson L.T.. 2019. Antananarivo : Université d'Antananarivo, 214 p.. Thèse de doctorat -- Biotechnologie, Thèse de doctorat -- Biotechnologie.

La riziculture pluviale prend une place importante dans les exploitations agricoles Malagasy, en particulier sur les " tanety " des Hautes terres et du Moyen Ouest. Pourtant, les sols de " tanety " sont souvent très peu fertiles, notamment, en azote, qui est un facteur limitant du rendement des céréales comme le riz. De plus, les riziculteurs n'ont pas les moyens d'apporter des engrais chimiques et les rendements restent très faibles. L'enjeu de l'amélioration de l'efficience de l'utilisation de l'azote (NUE) est donc crucial dans ce contexte d'agriculture de subsistance ayant très peu recours aux engrais chimiques. La création de variétés pour ces systèmes à bas niveau d'intrants doit être envisagée. L'objectif global de cette étude est donc de contribuer à une meilleure compréhension du déterminisme génétique du NUE du riz pluvial et de l'élaboration du rendement en grains en fonction de la nutrition azotée. Pour ce faire, deux expérimentations ont été menées à Ivory, dans le Moyen Ouest de Madagascar, pendant quatre campagnes successives (2012 à 2016) pour évaluer le niveau de variabilité génétique existant pour NUE et d'autres caractères agronomiques, et pour identifier les régions chromosomiques responsables de la variation de ces caractères sur le riz pluvial, à l'aide de la génétique d'association (GWAS). La première expérimentation a été menée sur 13 variétés de riz pluvial dans un dispositif en bloc randomisé avec six répétitions et deux niveaux de fertilisation azotée (faible et fort), pendant trois campagnes (2012 à 2015). Au total, 21 caractères ont été mesurés dont le NUE et ses composantes ainsi que le rendement en grains (GY) et ses composantes. Une variabilité génétique pour NUE et ses deux composantes, ainsi que pour tous les autres caractères mesurés, a été montrée sur le riz pluvial. La variation de l'efficience de l'absorption de l'azote (NUPE) contribue le plus, fortement, à la variation de NUE, quel que soit le niveau d'azote du milieu. Nous n'avons pas observé la relation négative fréquemment reportée entre NUE et la teneur en azote des grains (GNC) dans les conditions de faible niveau d'azote. Les mesures négatives d'absorption d'azote post-floraison (POSTFLNUP), qui ont été mesurées par la différence entre absorption d'azote à floraison et à maturité, tendraient à indiquer que des pertes d'azote, par volatilisation, seraient intervenues après la floraison. Il est à noter que POSTFLNUP est toujours plus élevé à faible niveau d'azote qu'à fort niveau d'azote et qu'il existe une corrélation positive et significative entre NUE et POSTFLNUP à faible niveau d'azote. La deuxième expérimentation a été effectuée sur un panel de 198 variétés de riz pluvial dans un dispositif alpha plan avec deux répétitions sur deux campagnes (2014 à 2016) et deux niveaux d'azote. Des données phénotypiques sur le terrain concernant 21 caractères agronomiques, dont le NUE et ses composantes, et des données de génotypage par séquençage pour 190/198 variétés, donnant 38390 marqueurs SNP, ont été acquises pour mettre en oeuvre une étude de génétique d'association. Au total, 306 associations marqueurs-caractères ont été identifiées au seuil de p=10-4. Les marqueurs impliqués dans ces associations et qui sont en fort déséquilibre de liaison ont été regroupés en 47 régions haplotypiques. Très peu d'associations significatives ont été détectées pour les caractères complexes comme NUE ou GY mais beaucoup plus pour l'ensemble de leurs composantes, ce qui confirme l'intérêt de décomposer ces caractères complexes en des caractères plus simples et plus héritables. Toutefois, trois haplotypes sont particulièrement intéressants car ils ont des effets pléiotropiques sur un grand nombre de caractères. Deux sur trois sont associés au NUE et au GY. Un certain nombre de gènes candidats, proche de signaux d'association détectés, ont été proposés comme pouvant être impliqué dans la variation des caractères étudiés. Toutefois ces indications restent t

Mots-clés : rendement des cultures; phénotype; paramètre génétique; azote; nutrition des plantes; riz pluvial; oryza sativa; madagascar

Thématique : Fertilisation; Génétique et amélioration des plantes

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