CARACTERISATION DES PARAMETRES MINERAUX DE LA PLANTE SOUS STRESS SALIN AU STADE 5 FEUILLES

CARACTERISATION DES PARAMETRES MINERAUX DE LA PLANTE SOUS STRESS SALIN AU STADE 5 FEUILLES

LA SALINITE 

La salinité des sols est caractérisée par une forte concentration de sels solubles. Les sols sont classés comme salins où la conductivité électrique d’un extrait de pâte saturée à 25°C (CEeps) est égale ou supérieure à 4 dS/m ou plus (USDA-ARS, 2008), ce qui équivaut à environ 40 mM de NaCl et génère une pression osmotique d’environ 0,2 MPa. Cette définition de la salinité qui dérive de la CEeps, réduit considérablement le rendement de la plupart des espèces cultivées. Il est prouvé que la salinité est liée étroitement avec les cations Na+, Ca2+ et Mg2+, tandis que le Cl-, le sulfate (SO42-) et le bicarbonate (HCO3-) sont des anions qui contribuent à la salinité du sol. Toutefois, le NaCl est considéré comme le sel le plus important parce que le Na+ et le Cl- sont toxiques pour les plantes quand ils sont accumulés avec des fortes concentrations (Kaewmanee et al., 2013). En plus, les concentrations élevées de Na+ dans la solution du sol entraîne une détérioration de la structure du sol, ce qui exacerbe l’effet de la salinité en empêchant le drainage ainsi que la disponibilité de l’eau sera affectée en rendant le sol sec (Bennett et al., 2009).

En présence de fortes concentrations de NaCl, la plupart des plantes exclut le Na+ et le Cl- par les racines et l’eau sera captée par le sol (Munns, 2005). La salinité réduit les rendements des cultures agricoles dans de nombreuses régions arides et semi-arides du monde où la pluviométrie est insuffisante pour un lessivage des sels dans la zone racinaire (Rengasamy, 2006). La conséquence des phénomènes écologiques, les sols sont classés selon leurs propriétés physico-chimiques. Selon l’équipe du laboratoire Américain de la salinité (USDA) en 1955, a établi un système de classification des sols salins et sodiques en trois grandes catégories : Les sols salins : Les sols salins sont définis comme ayant une conductivité électrique (CE) supérieure à 4 déciSiemens/mètre (dS/m) et le taux de sodium échangeable moins de 13. Ce type de sol contient une grande quantité de sels solubles est suffisamment élevée pour inhiber la germination des graines et la croissance de la plupart des plantes cultivées. Les sols salins sont caractérisés par leur forte concentration en NaCl et un potentiel osmotique élevé. Les sols salins-alcalins : les sols salins-alcalins ont une CE supérieure à 4 dS/m et un taux de sodium échangeable supérieur à 13. Ce sol contient suffisamment de sodium échangeable pour inhiber la croissance de la plupart des plantes cultivées.

Origine et importance de la salinité Malgré le caractère essentiel du chlorure de sodium et des microéléments comme pour toutes les plantes supérieures en tant qu’éléments minéraux nutritifs pour les nombreuses plantes halophiles et certaines espèces C4, l’accumulation de sel peut convertir les zones agricoles dans des environnements défavorables, réduire la biodiversité locale, limiter la croissance et la reproduction des plantes et peut conduire à la toxicité pour les plantes sensibles exemple les glycophytes. La plupart des plantes cultivées sont sensibles au stress salin, dont le NaCl entraîne une réduction des hydrates de carbone qui sont nécessaires pour la croissance cellulaire. Les glucides sont fournis principalement par le processus de la photosynthèse, sont généralement plus faibles dans les plantes exposées à la salinité et surtout le NaCl (Parida and Das, 2005), et ce serait en outre, conduire à une restriction de la disponibilité de l’eau et le déséquilibre dans l’absorption des éléments nutritifs par les plantes (Arzani, 2008) avec l’inhibition de la germination des semences en raison des perturbations ioniques, des effets osmotiques et toxiques.

La productivité agricole dans les régions arides et semi-arides est très faible. Cela est dû à une multitude de stress abiotiques. Parmi ces derniers, la salinité du sol limite la production agricole dans une grande mesure (Munns 2002). La présence de sel dans le milieu de croissance provoque de nombreux effets néfastes sur la croissance des plantes, qui sont dues à un faible potentiel osmotique de la solution du sol (stress osmotique), les effets d’ions spécifiques (stress salin), les déséquilibres nutritionnels, ou une combinaison de ces facteurs (Marschner, 1995). Tous ces facteurs entraînent des effets néfastes sur la croissance végétale et le développement aux niveaux physiologique et biochimique (Munns and James, 2003), et au niveau moléculaire (Tester and Devenport, 2003).

L’équilibre osmotique est essentiel pour les plantes en croissance en milieu salin. La plupart des cultures sont sensibles à la salinité provoquée par de fortes concentrations de sels dans le sol. Les influences les plus dominantes sur la variabilité du rendement (autres que le climat) sont les facteurs physico-chimiques du sol tel que la texture et la salinité (Whelan and McBratney, 2003). La salinité limite l’absorption de l’eau par la plante en réduisant le potentiel osmotique et donc le potentiel total de l’eau du sol (Ruiz-Lozano et al., 2012). Les effets de la salinité sur les végétaux peuvent être de nature osmotique (réduction de l’absorption de l’eau par la plante après une pression osmotique élevée), toxique (transport et accumulation de quantités excessives de certains ions, notamment Na+ dans les parties aériennes) ou nutritionnelle (déficience dans l’absorption de certains ions essentiels, K+ et Ca++ en particulier) (Bacha et al., 2015). La salinité des sols est un stress abiotique majeur qui affecte les processus physiologiques et métaboliques, conduisant à la réduction de la croissance et du rendement (Shabala et al., 2012). En effet, un grand nombre d’études ont été signalés concernant la réponse des plantes à l’environnement salin (Flowers, 2004 ; Maggio et al., 2007 ; Kausar et al., 2014).

LES EFFETS DE LA SALINITE SUR LES DIFFERENTS STADES PHYSIOLOGIQUES DE LA PLANTE

Le milieu salin provoque de nombreux effets négatifs sur le comportement physiologique de la plante, ce qui est dû au faible potentiel osmotique de la solution du sol (stress osmotique) et aux effets des ions spécifiques (stress salin), à un déséquilibre nutritionnel ou une combinaison de ces facteurs (Kausar et al., 2014). Tous ces facteurs ont des effets négatifs sur la germination, la croissance et le développement des activités physiologiques et biochimiques chez les plantes (Rasool et al., 2013). En outre, la sensibilité d’une espèce au sel varie au cours de son développement. Il est bien établi que le comportement d’un végétal diffère suivant que la salinité du milieu extérieur est maintenue constante, en continuelle augmentation ou fluctuante (Momayezi et al., 2009). Des travaux montrent que la résistance à la salinité des plantes adultes est plus élevée que lors de la germination des graines du blé (El-Hendawy et al., 2011) et la luzerne (Khan and Gul, 2006). Cependant d’autres chercheurs expliquent que la comparaison entre les différents stades de la plante est extrêmement difficile, car les critères utilisés ne pouvant être les mêmes ; mais il est évident qu’une plante, pour être utilisable sur sol salé, doit à la fois germer, croître, produire et éventuellement se reproduire de la façon satisfaisante dans de telles conditions.

1- La germination La germination des graines est une étape importante et vulnérable pour le cycle de développement des angiospermes terrestres et de déterminer l’établissement du semi et la croissance des plantes. Malgré l’importance de la germination des graines sous stress salin (Zhang et al., 2014), le mécanisme de la tolérance à la salinité chez les graines est relativement mal compris, en particulier en comparaison avec la quantité d’information actuellement disponible sur la physiologie et la biochimie des végétaux de la tolérance à la salinité (Rivero et al., 2014 ; Parihar et al., 2015). Bien que, la salinité des sols constitue un facteur limitant en agriculture, car elle inhibe la germination et le développement de la plantule. Le chlorure de sodium présent dans le sol retarde la germination des graines (Siddikee et al., 2015). La présence de NaCl dans la solution nutritive freine la germination d’autant plus que la concentration saline est élevée (Saeed et al., 2014).

Selon les mêmes auteurs, la présence de chlorure de sodium entraîne une augmentation de la durée du processus de la germination et retarde par conséquent la levée, car, les stress salin et osmotique sont responsables à la fois de l’inhibition ou un retard de germination et de la levée des graines. D’autres travaux montrent que l’effet du stress salin sur la germination peut être attribué soit à un effet osmotique et/ou une toxicité des ions spécifiques à l’émergence de la radicule ou le développement des semis (Abdelkader et al., 2015). Ainsi, la germination, la levée et la survie précoce sont particulièrement sensibles à la salinité du substrat, cependant, la réussite du semis dépend de la fréquence et la quantité des précipitations ainsi que sur la capacité de la semence à germer et de lever, tandis qu’il y a une diminution de l’humidité du sol et du potentiel osmotique (Cha-um et al., 2013).

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I – CONSIDERATIONS BIBLIOGRAPHIQUES
I- LA SALINITE
1- Définition
2- Origine et importance de la salinité
II- LES EFFETS DE LA SALINITE SUR LES DIFFERENTS STADES PHYSIOLOGIQUES DE LA PLANTE
1- La germination
2- La croissance
3- Le développement végétatif
4- L’état hydrique de la plante
5- Le comportement hormonal de la plante sous l’effet du stress salin
III- LES MECANISMES D’ADAPTATIONS DE LA PLANTE A LA SALINITE
1- Tolérance chez les plantes cultivées
2- Réaction de la plante au stress
3- Mécanismes de tolérance au stress salin
CHAPITRE II – MATERIELS ET METHODES
1- Matériel végétal
2- Méthodes d’étude
2.1- Germination
2.2- Méthodes d’analyses
2.3- Croissance
3- Analyse statistique
CHAPITRE III- REPONSES DES VARIETES DE TOMATE AU STADE GERMINATION ET AU COURS DE LEUR CROISSANCE SOUS SALINITE 51
I – CARACTERISATION DES PARAMETRES DE LA GERMINATION DE LA PLANTE SOUS STRESS SALIN
1- Effets conjugués ABA, GA3, AS et NaCl sur le taux de germination
2- Effets conjugués ABA, GA3, AS et NaCl sur la valeur germinative
3- Effets conjugués ABA, GA3, AS et NaCl sur les sucres totaux solubles dans la graines
4- Effets conjugués ABA, GA3, AS et NaCl sur les protéines totales solubles dans la graine.
II- CARACTERISATION DES PARAMETRES DE CROISSANCE DE LA PLANTE SOUS STRESS SALIN AU STADE 5 FEUILLES
1- Morphologie du système racinaire
2- Surface des racines
3- Biomasse sèche racinaire
4- Indice de tolérance à la salinité.
III- CARACTERISATION DES PARAMETRES HYDRIQUES DE LA PLANTE SOUS STRESS SALIN AU STADE 5 FEUILLES
1- Teneur en eau totale des plantes entières (TET)
2- Teneur en eau des racines (TER)
3- Contenu relatif en eau foliaire (CREf)
IV- CARACTERISATION DES PARAMETRES MINERAUX DE LA PLANTE SOUS STRESS SALIN AU STADE 5 FEUILLES
1- Variations du Na+ dans les feuilles et les racines
2- Variations de K+ dans les feuilles et les racines
3- Rapport de sélectivité Na+/K+ dans les feuilles et les racines
4- Rapport de sélectivité Na+/Ca++ dans les feuilles et les racines
5- Rapport de sélectivité Ca++/K+ dans les feuilles et les racines
V- CARACTERISATION DES PARAMETRES METABOLIQUES DE LA PLANTE SOUS STRESS SALIN AU STADE 5 FEUILLES 110
1- Les caractéristiques des protéines totales foliaires
2- L’évolution de la teneur en proline dans les organes
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ARTICLE SCIENTIFIQUE
ANNEXE

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