__._.. _ _-- _..- _-.-- CENTRE D’ETUDE REGIONAL ...
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CENTRE D’ETUDE REGIONAL
POUR L’AMELIORATION DE L’ADAPTATION
A LA SECHERESSE
CERAAS
I.S.R.A. - C.N.R.A.
BP 53 Bambey Sénégal
TBI.: 73-60-50
ETUDE SUR LA RESISTANCE PROTOPLASMIQUE
DU MIL (Pennisitum Americanum L.)
A LA CHALEUR ET A LA DESSICCATION
Kodjo LABARE
DRA/TOGO
Etude réalisée avec le CERAAS
Rapport Préliminaire.
MAI 1991
.l) INTRODUCTION
Le problème de la sécheresse en Afrique figure parmi les toutes premières raisons
des faibles productions alimentaires. En effet dans la plupart des pays des zones
semi-arides d’Afrique, ces productions
sont en majorité soumises aux facteurs
incontrolables d’une pluviométrie faible et irrégulière.
Au Togo, les paysans des régions du Nord du pays qui se livrent aux cultures
vivrières sont souvent aux prises avec cette sécheresse qui constitue, avec la faible
qualité des sols, la principale contrainte à la production céréalière. C’est le cas
notamment du sorgho et du mil qui occupent respectivement les 2ème et 3ème
places des céréales cultivées et dont les productions ne cessent de diminuer d’une
année à l’autre du fait de ce problème. Ainsi la mise en place d’un programme pour
l’amélioration de la productivité de ces espèces s’avère nécessaire dans le contexte
togolais.
C’est dans ce cadre que le Centre d’Etude Régional pour I’Amélioration de
[‘Adaptation à la Sécheresse (CERAAS), nous a donné la possibilité de pouvoir
étudier les mécanismes d’adaptation des plantes à la sécheresse au Centre National
de Recherche Agronomiques (CNRA) de Bambey (SENEGAL).
Ce rapport fait suite à une première mission d’étude que nous avons effectuée au
CERAAS du 07 au 21 Mai 1991. Cette mission destinée à l’établissement des
premiers contacts et à l’acquisition des techniques et méthodologies de travail est
prkalable à une seconde mission qui devrait avoir lieu du 1 er Juillet à la fin septembre
1991, pour des études sur le sorgho et le mil.
Cette étude a été réalisée en liaison avec M. S. DOSSOU-YOVO, chercheur de la
Direction de la Recherche Agronomique du Bénin, dans le cadre d’une collaboration
bilatérale dans le domaine de l’adaptation à la sécheresse de ces deux plantes.
11) PRItjCIPE
Dans de bonnes conditions hydriques, les structures cellulaires isolent la cellule du
milieu
‘extérieur,
régulent les échanges avec celui-ci et réalisent une
campa rt
Iimentation des solutés et des enzymes. A la suite d’un stress suffisament
intense et prolongé, la néosynthèse et/ou la libération d’enzymes protéolytiques des
compartiments mène(nt) à la libération d’électrolytes dans le milieu extérieur. Dans ce
cas, la conductivité du liquide de trempage (si de tels tissus sont trempés dans de
l’eau dibtillée) augmente avec la concentration d’électrolytes. Cette conductivité
mesure ~donc l’importance de la diffusion des électrolytes intracellulaires et permet
d’évaluer le degrés de dommages survenus
au niveau des structures
protoplasmiques sous l’effet du choc. Ainsi lorsque ces dommages sont peu
importants, la conductivité de la solution de trempage reste faible; dans ce cas on dit
que le 4 atériel végétal considéré présente une certaine résistance au stress subi.
O.E.R.A.AS. 1991
PAGE-2-
Jll) METHODE
L’étude a été réalisée pour deux types de stress: la chaleur et la dessiccation. II s’agit
de mesurer la capacité des structures protoplasmiques à conserver leur intégrité face
à une élévation de la température d’un ? part et à un choc osmotique d’autre part.
Des disques foliaires d’un centimètre c e diamètre sont prélevés sur des feuilles de mil
à l’aide d’un emporte pièce. Deux cc nt disques de chaque variété sont obtenus a
partir de la troisième feuille. Les disqi es sont mis en pool, ils sont ensuite lavés en
,trois fois pendant 1 heure à l’eau dis illée pour éliminer les électrolytes qui auraient
diffusé par suite des lésions provoqué1 !s lors du prélèvement. Les traitements sont les
suivants:
A) ~TRAITEMENTS A IA CHALEU
15 traitements ont été réalisés:
- 1 traitement témoin (températur 3 ambiante)
- 1~4 traitements à des températr Ires différentes (température en “c) : 40, 42.5,
4547.5, 50, 51, 52, 53, 54, 55, ! 7.5,60, 62.5, 65 .
Les traitements à la chaleur sont éalisés dans des tubes en verre humectés
contenant chacun 10 disques foliaire! soigneusement rincées à l’eau distillée après
flottaison. A l’exception des témoir s, les 14 tubes sont chauffés à une des
températures retenues pendant 30 mr dans un bain-marie. Après ce traitement 20 ml
d’eau distillée sont versés dans tous I 2s tubes y compris le témoin. C’est dans cette
eau que se fera la diffusion pendant 21 heures, à l’obscurité et à la température de 10
Oc. A l’issue de cette diffusion les tube s sont ramenés à la température ambiante. La
conductivité libre du liquide est n esurée à l’aide d’un conductimètre. Cette
conductivité correspond donc pour le témoin à la perméabilité résiduelle des
membranes et pour le traitement à I’ei rsemble perméabilité résiduelle et perméabilité
induite par la chaleur.
Après ces mesures, tous les tubes o if été chauffés à 100 Oc pendant 1 heure de
manière à détruire toutes les cellules. ( In laisse la diffusion se faire à une température
de 10 “c pendant 24 heures. Les ceill Iles étant toutes détruites, on suppose que la
diffusion est complète ce qui permet J’estimer la conductivité totale de l’échantillon
végétal.’
UTRAITEMENT DESSICCATIF.
Il traitements ont été réalisés:
- 1~ traitement témoin (eau distillét >
- 10 traitements avec des solutior1 s de PEG à différentes concentrations (en g/l):
100, 150, 200, 250, 275, 300, 32: Fi, 350, 375, 400.
C.E.R.A.A.S. 1991
PAGE-3-
La dessiccation est provoquée par un choc osmotique en trempant les disques
,foliaires
dans une solution de
EG 600 purifié (Polyéthylène glycol). Les
concentrations de PEG 600 sont dil
‘,terminées afin de soumettre les échantillons
végétaux à un potentiel osmotique allant jusqu’à - 63.61 bars soit une concentration
de PEG 600 de 400 g/l.
~
Les traitements osmotiques sont effe ctués dans des boîtes de pétri dans lesquelles
sont mis à flotter 10 disques foliaires Pendant 24 heures à la température ambiante.
On rince ensuite les disques
de c aque boîte à l’eau distillée. Ils sont mis en
.flottaison dans 20 ml d’eau distillée et n laisse la diffusion se faire pendant 24 heures
à 10 “C. Les mesures de
p:
conductivit ’ libre et totale se font à l’obscurité dans les
même conditions que précédemment. 1
C) CALCULS.
Nous désignons par (CL) et par (CT/ les conductivités libre et totale mesurées au
conductimètre. A partir de ces mesureb on calcule les grandeurs suivantes:
- pourcentage d’intégrité absolue (Pla):
PIa = [l. - ~( CL/CT ) ] * 100
- pourcentage d’intégrité relative (Plr):
- pourcentage de dégâts (o u dommages) (PD):
PD $IOD-PIr
?
[
C.E.R.AA.S. 1991
PAGE-Il-
.lv) RESULTATS
Les résultats obtenus sont consignés 1ans les tableaux 1 et 2:
Tableau 1 : Résultats des traitements I la chaleur.
c
Traitement
C L
CT
PIa
PIr
PD
COÇ)
L
Témoin
28.7
18 1. 5
84.2
100
0
40.0
35.7
15 7'.8
77.4
92
8
42.5
39.9
16 i3 . 0
75.5
90
10
45.0
61.7
18 ~4 . 2
66.5
79
21
47.5
85.4
18 ;l.* 4
52.9
63
37
50.0
131.0
16 :2 . 1
19.2
23
77
51.0
133.3
16(5 1. 0
19.2
23
77
52.0
148.9
175'. 5
15.2
18
82
53.0
198.0
21~2 . 0
6.6
8
92
$4.0
192.2
1914. 5
1.2
1
99
55.0
165.3
1782 . 9
4.4
5
95
57.5
177.3
18!5. 4
4.4
5
95
60.0
183.2
19~1.2
4.2
5
95
62.5
173.8
1815.3
6.2
7
93
65.0
180.6
19~2.0
5.9
7
93
Tableau 2 : Résultats des traitements:au PEG.
Traitement:
C L
CT
PIa
PIr
P D
(g/l)
Témoin
18.8
147.3
90.0
100
0
100
17.8
162.0
89.0
99
1
150
21.8
149.0
85.4
95
5
200
50.6
152.4
66.8
74
26
250
100.2
161.7
38.0
42
58
275
123.5
180.4
31.5
35
65
300
126.5
163.6
22.7
25
75
325
132.2
162.4
18.6
21
79
350
120.8
138.3
12.7
14
86
375
129.5
180.0
28.1
31
69
400
73.3
89.2
17.8
20
80
C.E.R.kkS. 1991
PAGE-5-
l
V)
INTERPRETATION
l
Nous obtenons des courbes de réponbe de type sigmoidale (Figure 1):
* une augmentation de I’amplituoe du choc s’accompagne d’une augmentation
du pourcentage de dégâts.
~
* Pour le traitement chaleur: Les structures protoplasmiques des tissus du mil
sont détruites à 50 % pour une te,mpérature voisine de 49 Oc.
* Paur le traitement PEG: Les ‘structures sont détruites à 50 % lorsque les
disques sont mis à flotter sur un solution de PEG 600 à 240 g/l soit un potentiel
e
de - 23 bars.
VI) REMARQUES
Les résultats que nous obtenons dev ons être confirmés par d’autres mesures. Ces
premiers résultats n’ont qu’une
1
valeu indicative car les traitements ont été réalisés
sans répétitions. De plus nous avons travaillé sur des plantes jeunes (29 jours) ce qui
peut conduire à une grande variabilité d’une plante à l’autre.
VIII CONCLUSION
l
Cette étude devra être reconduite en vue de confirmer ou d’infirmer les résultats
obtenus. Mais pour ce qui nous Concerne, elle nous a été très profitable et
contribuera à faciliter les prochaines manipulations que nous aurons à réaliser au
cours de notre deuxième mission. Cefe dernière sera menée conjointement avec M.
S. DOSSOU-YOVO.
REMERCIEMENTS
~
Nous tenons à remercier très sincèrement Messieurs D. ANNEROSE, F. MARIE, C.
MATHIEU pour toutes les mesures prjses en vue de rendre notre séjour agréable et
aussi pour la disponibilité et la total volonté dont ils ont fait preuves pour nous
enseigner et nous initier à ces
8
méth ~
des d’étude sur l’adaptation des plantes à la
sécheresse.
Nous remercions également Monsieur G. TROUCHE pour ses précieuses
informations sur l’amélioration du sorbho au Sénégal et Monsieur Abdou FAYE du
laboratoire de physiologie de l’arachide pour son assistance technique.
C.E.R.A.AS.
1991
PAGE-6-
Fig. 1: Ré; stance protoplasmique
membranaïre i la chaleur du mil mesurée
chez des p’ ntes agées de 29 jours.
100
GO
80
II
20
1 0 TI
0 l-
40
45
1
5’5
SO
65
TI kpkature (-a)
Fig. 2: 1 sistance protoplasmique
membranaire
1 la dessiccation du mil chez
des pli ttes agks de 2g jours.
100 T
90
t
oi/ ,
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
100
150
200
250
300
350
400
Conoentration en PEG (g/l)
CENTRE D’ETUDE REGIONAL
POUR L’AMELIORATION DE L’ADAPTATION
A LA SECHERESSE
CERAAS
I.S.R.A. - C.N.R.A.
BP 53 Bambey Sénégal
TBI.: 73-60-50
ETUDE SUR LA RESISTANCE PROTOPLASMIQUE
DU MIL (Pennisitum Americanum L.)
A LA CHALEUR ET A LA DESSICCATION
Kodjo LABARE
DRA/TOGO
Etude réalisée avec le CERAAS
Rapport Préliminaire.
MAI 1991
.l) INTRODUCTION
Le problème de la sécheresse en Afrique figure parmi les toutes premières raisons
des faibles productions alimentaires. En effet dans la plupart des pays des zones
semi-arides d’Afrique, ces productions
sont en majorité soumises aux facteurs
incontrolables d’une pluviométrie faible et irrégulière.
Au Togo, les paysans des régions du Nord du pays qui se livrent aux cultures
vivrières sont souvent aux prises avec cette sécheresse qui constitue, avec la faible
qualité des sols, la principale contrainte à la production céréalière. C’est le cas
notamment du sorgho et du mil qui occupent respectivement les 2ème et 3ème
places des céréales cultivées et dont les productions ne cessent de diminuer d’une
année à l’autre du fait de ce problème. Ainsi la mise en place d’un programme pour
l’amélioration de la productivité de ces espèces s’avère nécessaire dans le contexte
togolais.
C’est dans ce cadre que le Centre d’Etude Régional pour I’Amélioration de
[‘Adaptation à la Sécheresse (CERAAS), nous a donné la possibilité de pouvoir
étudier les mécanismes d’adaptation des plantes à la sécheresse au Centre National
de Recherche Agronomiques (CNRA) de Bambey (SENEGAL).
Ce rapport fait suite à une première mission d’étude que nous avons effectuée au
CERAAS du 07 au 21 Mai 1991. Cette mission destinée à l’établissement des
premiers contacts et à l’acquisition des techniques et méthodologies de travail est
prkalable à une seconde mission qui devrait avoir lieu du 1 er Juillet à la fin septembre
1991, pour des études sur le sorgho et le mil.
Cette étude a été réalisée en liaison avec M. S. DOSSOU-YOVO, chercheur de la
Direction de la Recherche Agronomique du Bénin, dans le cadre d’une collaboration
bilatérale dans le domaine de l’adaptation à la sécheresse de ces deux plantes.
11) PRItjCIPE
Dans de bonnes conditions hydriques, les structures cellulaires isolent la cellule du
milieu
‘extérieur,
régulent les échanges avec celui-ci et réalisent une
campa rt
Iimentation des solutés et des enzymes. A la suite d’un stress suffisament
intense et prolongé, la néosynthèse et/ou la libération d’enzymes protéolytiques des
compartiments mène(nt) à la libération d’électrolytes dans le milieu extérieur. Dans ce
cas, la conductivité du liquide de trempage (si de tels tissus sont trempés dans de
l’eau dibtillée) augmente avec la concentration d’électrolytes. Cette conductivité
mesure ~donc l’importance de la diffusion des électrolytes intracellulaires et permet
d’évaluer le degrés de dommages survenus
au niveau des structures
protoplasmiques sous l’effet du choc. Ainsi lorsque ces dommages sont peu
importants, la conductivité de la solution de trempage reste faible; dans ce cas on dit
que le 4 atériel végétal considéré présente une certaine résistance au stress subi.
O.E.R.A.AS. 1991
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Jll) METHODE
L’étude a été réalisée pour deux types de stress: la chaleur et la dessiccation. II s’agit
de mesurer la capacité des structures protoplasmiques à conserver leur intégrité face
à une élévation de la température d’un ? part et à un choc osmotique d’autre part.
Des disques foliaires d’un centimètre c e diamètre sont prélevés sur des feuilles de mil
à l’aide d’un emporte pièce. Deux cc nt disques de chaque variété sont obtenus a
partir de la troisième feuille. Les disqi es sont mis en pool, ils sont ensuite lavés en
,trois fois pendant 1 heure à l’eau dis illée pour éliminer les électrolytes qui auraient
diffusé par suite des lésions provoqué1 !s lors du prélèvement. Les traitements sont les
suivants:
A) ~TRAITEMENTS A IA CHALEU
15 traitements ont été réalisés:
- 1 traitement témoin (températur 3 ambiante)
- 1~4 traitements à des températr Ires différentes (température en “c) : 40, 42.5,
4547.5, 50, 51, 52, 53, 54, 55, ! 7.5,60, 62.5, 65 .
Les traitements à la chaleur sont éalisés dans des tubes en verre humectés
contenant chacun 10 disques foliaire! soigneusement rincées à l’eau distillée après
flottaison. A l’exception des témoir s, les 14 tubes sont chauffés à une des
températures retenues pendant 30 mr dans un bain-marie. Après ce traitement 20 ml
d’eau distillée sont versés dans tous I 2s tubes y compris le témoin. C’est dans cette
eau que se fera la diffusion pendant 21 heures, à l’obscurité et à la température de 10
Oc. A l’issue de cette diffusion les tube s sont ramenés à la température ambiante. La
conductivité libre du liquide est n esurée à l’aide d’un conductimètre. Cette
conductivité correspond donc pour le témoin à la perméabilité résiduelle des
membranes et pour le traitement à I’ei rsemble perméabilité résiduelle et perméabilité
induite par la chaleur.
Après ces mesures, tous les tubes o if été chauffés à 100 Oc pendant 1 heure de
manière à détruire toutes les cellules. ( In laisse la diffusion se faire à une température
de 10 “c pendant 24 heures. Les ceill Iles étant toutes détruites, on suppose que la
diffusion est complète ce qui permet J’estimer la conductivité totale de l’échantillon
végétal.’
UTRAITEMENT DESSICCATIF.
Il traitements ont été réalisés:
- 1~ traitement témoin (eau distillét >
- 10 traitements avec des solutior1 s de PEG à différentes concentrations (en g/l):
100, 150, 200, 250, 275, 300, 32: Fi, 350, 375, 400.
C.E.R.A.A.S. 1991
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La dessiccation est provoquée par un choc osmotique en trempant les disques
,foliaires
dans une solution de
EG 600 purifié (Polyéthylène glycol). Les
concentrations de PEG 600 sont dil
‘,terminées afin de soumettre les échantillons
végétaux à un potentiel osmotique allant jusqu’à - 63.61 bars soit une concentration
de PEG 600 de 400 g/l.
~
Les traitements osmotiques sont effe ctués dans des boîtes de pétri dans lesquelles
sont mis à flotter 10 disques foliaires Pendant 24 heures à la température ambiante.
On rince ensuite les disques
de c aque boîte à l’eau distillée. Ils sont mis en
.flottaison dans 20 ml d’eau distillée et n laisse la diffusion se faire pendant 24 heures
à 10 “C. Les mesures de
p:
conductivit ’ libre et totale se font à l’obscurité dans les
même conditions que précédemment. 1
C) CALCULS.
Nous désignons par (CL) et par (CT/ les conductivités libre et totale mesurées au
conductimètre. A partir de ces mesureb on calcule les grandeurs suivantes:
- pourcentage d’intégrité absolue (Pla):
PIa = [l. - ~( CL/CT ) ] * 100
- pourcentage d’intégrité relative (Plr):
- pourcentage de dégâts (o u dommages) (PD):
PD $IOD-PIr
?
[
C.E.R.AA.S. 1991
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.lv) RESULTATS
Les résultats obtenus sont consignés 1ans les tableaux 1 et 2:
Tableau 1 : Résultats des traitements I la chaleur.
c
Traitement
C L
CT
PIa
PIr
PD
COÇ)
L
Témoin
28.7
18 1. 5
84.2
100
0
40.0
35.7
15 7'.8
77.4
92
8
42.5
39.9
16 i3 . 0
75.5
90
10
45.0
61.7
18 ~4 . 2
66.5
79
21
47.5
85.4
18 ;l.* 4
52.9
63
37
50.0
131.0
16 :2 . 1
19.2
23
77
51.0
133.3
16(5 1. 0
19.2
23
77
52.0
148.9
175'. 5
15.2
18
82
53.0
198.0
21~2 . 0
6.6
8
92
$4.0
192.2
1914. 5
1.2
1
99
55.0
165.3
1782 . 9
4.4
5
95
57.5
177.3
18!5. 4
4.4
5
95
60.0
183.2
19~1.2
4.2
5
95
62.5
173.8
1815.3
6.2
7
93
65.0
180.6
19~2.0
5.9
7
93
Tableau 2 : Résultats des traitements:au PEG.
Traitement:
C L
CT
PIa
PIr
P D
(g/l)
Témoin
18.8
147.3
90.0
100
0
100
17.8
162.0
89.0
99
1
150
21.8
149.0
85.4
95
5
200
50.6
152.4
66.8
74
26
250
100.2
161.7
38.0
42
58
275
123.5
180.4
31.5
35
65
300
126.5
163.6
22.7
25
75
325
132.2
162.4
18.6
21
79
350
120.8
138.3
12.7
14
86
375
129.5
180.0
28.1
31
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73.3
89.2
17.8
20
80
C.E.R.kkS. 1991
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l
V)
INTERPRETATION
l
Nous obtenons des courbes de réponbe de type sigmoidale (Figure 1):
* une augmentation de I’amplituoe du choc s’accompagne d’une augmentation
du pourcentage de dégâts.
~
* Pour le traitement chaleur: Les structures protoplasmiques des tissus du mil
sont détruites à 50 % pour une te,mpérature voisine de 49 Oc.
* Paur le traitement PEG: Les ‘structures sont détruites à 50 % lorsque les
disques sont mis à flotter sur un solution de PEG 600 à 240 g/l soit un potentiel
e
de - 23 bars.
VI) REMARQUES
Les résultats que nous obtenons dev ons être confirmés par d’autres mesures. Ces
premiers résultats n’ont qu’une
1
valeu indicative car les traitements ont été réalisés
sans répétitions. De plus nous avons travaillé sur des plantes jeunes (29 jours) ce qui
peut conduire à une grande variabilité d’une plante à l’autre.
VIII CONCLUSION
l
Cette étude devra être reconduite en vue de confirmer ou d’infirmer les résultats
obtenus. Mais pour ce qui nous Concerne, elle nous a été très profitable et
contribuera à faciliter les prochaines manipulations que nous aurons à réaliser au
cours de notre deuxième mission. Cefe dernière sera menée conjointement avec M.
S. DOSSOU-YOVO.
REMERCIEMENTS
~
Nous tenons à remercier très sincèrement Messieurs D. ANNEROSE, F. MARIE, C.
MATHIEU pour toutes les mesures prjses en vue de rendre notre séjour agréable et
aussi pour la disponibilité et la total volonté dont ils ont fait preuves pour nous
enseigner et nous initier à ces
8
méth ~
des d’étude sur l’adaptation des plantes à la
sécheresse.
Nous remercions également Monsieur G. TROUCHE pour ses précieuses
informations sur l’amélioration du sorbho au Sénégal et Monsieur Abdou FAYE du
laboratoire de physiologie de l’arachide pour son assistance technique.
C.E.R.A.AS.
1991
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Fig. 1: Ré; stance protoplasmique
membranaïre i la chaleur du mil mesurée
chez des p’ ntes agées de 29 jours.
100
GO
80
II
20
1 0 TI
0 l-
40
45
1
5’5
SO
65
TI kpkature (-a)
Fig. 2: 1 sistance protoplasmique
membranaire
1 la dessiccation du mil chez
des pli ttes agks de 2g jours.
100 T
90
t
oi/ ,
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
100
150
200
250
300
350
400
Conoentration en PEG (g/l)