GENERALITES SUR LES PLANTES

LES PLANTES HAPLOIDES

Les cellules, tissus et plantes ayant un nombre gamétique de chromosomes (n) sont appelés des haploïdes. Les plantes haploïdes peuvent être produites in vitro par plusieurs techniques comme la culture d’anthères/pollen, culture d’ovaire ou par élimination de chromosomes (F. J. ZAPATA et al.., 1995). Les plantes obtenues par ces différentes techniques proviennent, en principe, d’une cellule haploïde ; ce sont donc des plantes sans mère (androgenèse) ou des plantes sans père (gynogenèse). Cependant l’état haploïde est instable et pendant le déroulement des mitoses haploïdes, la télophase ne se fait pas normalement, ce qui aboutit à une endomitose et un retour à l’état (2n) ; par conséquent on peut obtenir des individus diploïdes ou parfois même polyploïdes. De toute manière, dans la majorité des cas, les plantes haploïdes sont stériles. (Y. DEMARLY et M. SIBI , 1989) Ces plantes peuvent être rendues fertiles en pratiquant artificiellement un dédoublement de chromosomes si celui-ci ne se fait pas spontanément. Dans de nombreux cas on utilise la colchicine pour doubler les chromosomes et rendre fertiles les panicules, on obtient alors des plantes haploïdes doublées (E. GUIDERDONI et al, 1986). Ces plantes double haploïdes présentent une homozygotie totale et après une autofécondation elles donnent des descendants tous parfaitement semblables à la plante –mère, ce qui donne une lignée pure et elles sont dites lignées double haploïdes ou haploïdes doublées (HD) (Y. DEMARLY et M. SIBI , 1989).

L’état physiologique de la plante donneuse d’anthères

L’état physiologique de la plante donneuse peut avoir une influence majeure sur la culture d’anthères. Les plantes jeunes, végétativement vigoureuses et en croissance active donnent des meilleurs résultats (Y. DEMARLY et M. SIBI, 1989). D’autres chercheurs ont pu aussi démontrer l’effet de l’âge de la plante sur la formation de cal en culture d’anthères. C. C. CHEN and LIN (1976) ont observé que les anthères collectées au début de la période de floraison sont plus productives que celles récoltées à la fin de cette période. CHEN et TSAY en 1984 confirment que la fréquence de formation de cals est significativement plus faible avec les anthères des talles tertiaires qu’avec celles des talles primaires. Ceci peut s’expliquer par l’insuffisance des nutriments disponibles. Les conditions environnementales dans lesquelles les plantes donneuses ont été cultivées ont aussi une influence sur la culture d’anthères. Les facteurs qui y interviennent sont : la photopériode, l’intensité lumineuse et la qualité de la lumière, ainsi que la température et la nutrition (A.D. GENOVESI, 1990). C. HU et al (1978b) ont observé que les anthères des plantes poussant sous une lumière solaire suffisante et à 18.5-20°C donnent la fréquence la plus élevée en formation de cals. Une température trop élevée (26-28°C) favorise la régénération des plantules albinos. Les plantes donneuses doivent donc pousser sous des conditions contrôlées, dans une serre par exemple. Il est aussi important que les plantes donneuses soient à l’abri des maladies et ne doivent pas souffrir de stress environnemental. Cependant les traitements phytosanitaires comme l’application des fongicides et des pesticides ont en général un effet dépressif sur la potentialité des anthères (Y. DEMARLY et M. SIBI, 1989 ; A. JÄHNE et al. , 1991).

Les conditions de culture

Les facteurs principaux de l’environnement de la culture d’anthères in vitro sont la lumière et la température (MAHESHWARI et al., 1980). Les conditions de lumière utilisées en culture d’anthères varient de l’obscurité totale à l’illumination continue. Pour l’induction de cal, les anthères cultivées doivent être placées à l’obscurité (NIIZEKI and OONO, 1968 ; HARN, 1969 ; WOO and TUNG, 1972 ; Y. CHEN et al. 1974). La lumière n’est donc pas nécessaire à la formation de cal. Par contre la régénération nécessite 16 heures de lumière de 2000 à 3000 lux par jour (Y. CHEN et al. 1982 ; ZHANG, 1982 ; F. J. ZAPATA et al, 1982 ; CROUGHAN et al 1983,1985 ; CHU et al 1984 ; ZHANG and CHU 1984) Les processus morphogénétiques sont régulés par les pigments photorécepteurs : Phytochrome et autres. Il est alors intéressant de mélanger deux types de tubes fluorescents, l’un plus riche en radiations bleues et l’autre plus riche en radiations rouges (J. BOCCON GIBOD, 1984). Concernant la température, la culture d’anthères exige en général une température comprise entre 25 et 30°C. Une température trop élevée favorise la régénération des plantes albinos (WANG et al, 1978). La formation des plantes vertes ou albinos est plutôt affectée par la température pendant la phase initiale du développement de la microspore mais non pas par celle de la phase de différenciation des cals. En réalité, la température réelle des tissus à l’intérieur des récipients peut être supérieure de 2 à 4°C par rapport à celle de la salle. C’est pourquoi pratiquement on doit régler la température de la salle à 2°C au-dessous de celle que l’on désire pour la culture des tissus (J. BOCCON GIBOD, 1984). L’humidité relative à l’intérieur du récipient de culture n’est pas un facteur variable. Elle est en général voisine de 100% (J. BOCCON GIBOD, 1984). La densité des anthères inoculées dans le milieu de culture peut influencer la réponse en culture d’anthère mais ce facteur n’est pas bien étudié chez le riz (BAJAJ et al. 1977 ; SUNDERLAND et al. 1981).

Caractéristiques et systématique des variétés utilisées

Deux variétés de riz pluvial ont été utilisées pour cette étude : FOFIFA-154 et FOFIFA-159. Elles appartiennent à la famille des Graminées, genre Oryza, espèce sativa et à la sous-espèce japonica. Ce sont des nouvelles variétés de FOFIFA. Les graines proviennent du CIRAD Antsirabe. La variété F-154 est une variété de création locale. C’est un hybride issu du croisement de Latsibavy x FOFIFA 62. Elle est cultivée dans les régions des Hauts Plateaux avec un rendement moyen de 3t/ha et une tolérance moyenne à la pyriculariose (ANNEXE I-2). La variété F-159 est une variété hybride de l’IRAT 114 et du FOFIFA 133. C’est aussi une variété de création locale. Elle a une bonne productivité et une résistance moyenne à la pyriculariose. (ANNEXE I-1) Ces deux variétés ont été déjà utilisées en culture d’anthères in-vitro dans le laboratoire de Biotechnologie en amélioration des plantes. F-159 a donné 16 % d’induction de cals et des plantules (Z. ANDRIANJAKA, 2002). Pour la variété F-154, le résultat n’a pas été précisé. Nous avons choisi ces deux variétés pour poursuivre ce travail jusqu’à la régénération, à l’acclimatation et à la production de graines. Ces graines pourraient servir de matériels pour la sélection des lignées pures possédant les caractères intéressants comme la productivité ou la résistance aux maladies par exemples. Mais d’autres caractères portés par les gènes récessifs peuvent aussi s’exprimer dans les plantes haploïdes doublées obtenues.

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Table des matières

Liste des tableaux
Liste des figures
Liste des annexes
Abréviation
Glossaire
INTRODUCTION
Première partie : GENERALITES SUR LES PLANTES
HAPLOIDES ET L’ANDROGENESE
I- LES PLANTES HAPLOIDES
I-1- Définition
I-2- Utilisation et importances des plantes haploïdes
I-3-Les voies d’obtention des plantes haploïdes
3-1- Les haploïdes spontannées
3-2- L’hybridation interspécifique
3-3- Le traitement des gamétophytes par irradiation
3-4- La gynogenèse artificielle
3-5- L’androgenèse artificielle
II- LA CULTURE D’ANTHERES IN-VITRO OU ANDROGENESE
1- Définition
2- Les facteurs influençant l’androgenèse
2-1- Le génotype de la plante-mère
2-2- L’état physiologique de la plante donneuse d’anthères
2-3- Le stade de développement de pollen
2-4- Le prétraitement inductif des explants
2-5- Les conditions de culture
2-6- La composition de milieu de culture
3- Les problèmes rencontrés sur l’androgenèse
Deuxième partie : MATERIELS ET METHODES
I- MATERIELS VEGETAUX
1- Caractéristiques et systématique des variétés utilisées
2- Culture de la plante-mère : plante donneuse d’anthères
II- CULTURE D’ANTHERES IN VITRO
1- Induction de cals
1-1- Choix et récolte des panicules
1-2- Prétraitement inductif et stérilisation des panicules
1-3- Choix des milieux et stérilisation
1- 4- Mise en culture des anthères
1-5- Méthodes de calcul
2- Régénération des plantes
2-1- Stress
2-2- Régénération des plantules
2-3- Enracinement
2-4- Méthodes de calcul
3- Acclimatation
3-1- Acclimatation en milieu liquide
3-2- Acclimatation en serre
3-3- Méthode de calcul
Troisième partie : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
I– EVALUATION DE LA CONTAMINATION
II- INDUCTION DE CALS
1- Effets des milieux de culture sur l’induction de cals
1-1- Comparaison générale des effets des sept milieux d’induction
– Variété F-159
– Variété F-154
1-2- Comparaison des milieux solides et milieux liquides
1-3- Effet de la source de carbone
1-4- Effet de la caséine hydrolysate et du myoinositol
2- Effets du rang de la panicule sur l’induction de cal
III- TRANSFERT DES CALS SUR LES MILIEUX DE REGENERATION
IV- REGENERATION ET CROISSANCE DES PLANTULES
V- ACCLIMATATION
DISCUSSION
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
Résumé
Abstract
Mots clés