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Paris, le 08 janvier 2008

Amélioration conjointe de l’efficacité d’absorption de l’azote et de la teneur en protéines

INRA / CETAC / ARVALIS

Projet FSOV2003

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Paris, le 08 janvier 2008

Rendement en grain et teneur en protéines� critères principaux d'amélioration du blé tendre

La fertilisation azotée� impact positif sur le rendement et la teneur en protéines� mais risque de pollution et coût économique

Corrélation génétique négative rendement / teneur en protéines� pente moyenne : ���� 10 q/ha RDT ���� ���� 1% TPG (Oury et al 2003)

Rendement en grain (RDT)

Teneur en protéines des grains(TPG)

GPD+

GPD-

Contexte

� Il existe des variétés possédant un écart positif/négatif à la relation RDT-TPG (Monaghanet al. 2001) : Grain Protein Deviation (GPD)

� Bonification à l'inscription des variétés significativement GPD+

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Paris, le 08 janvier 2008

Objectif

Quantification de la variabilité génétique� la tolérance à une carence en azote� écart à la relation rendement – teneur en protéines

Caractérisation des différences génétiques � utilisation d'un modèle de fonctionnement (Azodyn)� absorption et remobilisation post-floraison de l'azote� activités de trois enzymes du métabolisme azoté

Quantification de l'effet variétal sur les reliquats en azote� suivi des profils en azote minéral du sol

Développement de connaissances et d’outils pour la sélection de blés valorisant les conduites économes en azote en

maintenant un rendement et une teneur en protéines élevés

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Paris, le 08 janvier 2008

INRA Mons

2004 2005

Lemaire DeffontainesAuchy-lès-Orchies

Saaten-UnionEstrées-St-Denis

Momont Allonnes GAE MaisseArvalis-Institut-du-VégétalOuzouer-le-Marché

INRA Moulon

55 65 75 85 95 105 115

Mo04+PMs04+PMs04+ISu05-DSu05+PGa04+PSu05-NMl04+PAr04+PMl05+PMo04-DMs05+PMs05+NMl04-DMl05-DAr04-D

Le05+PMs04-DMs05-DAr04-NAr05+PAr05-DAr05-N

Ms05-NMl05-NMl04-NMs04-N

Rendement (q/ha 15%)

Mise en place d'un réseau expérimental

N potentiel (+P)N limitant (-N)Faible densité (-D)

Irrigué (+I)+P + Nfloraison (+N)

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Paris, le 08 janvier 2008

65 75 85 95 105Bastide*

EquilibreTapidor*Orvantis

VivantIsengrain

OrnicarGrisby

ChargerFarandole

ApacheNirvanaQuébonTaldor*

CaphornArcheRitmo

CézanneParadorTilburi

CF99102Isidor

SoissonsAztecPernel

EurêkaRécitalRenan

CourtotEspéria

Rendement (q/ha 15%)

Secobra 2002Lemaire 2002GAE 2001Benoist 1999Momont 1991Desprez 1997Benoist 1998Saaten-Union 2001Desprez 1997Agri-ObtentionsNickerson 1998Desprez 2001Saaten-Union 2004GAE 1998Desprez 2000Nickerson 1989Cebeco 1990Nickerson 1998Secobra 2000RAGT 1994INRAUnisigma 2002Desprez 1988Nickerson 1994 Agri-Obtentions 1983Agri-Obtentions 1991Benoist 1986Agri-Obtentions 1989Agri-Obtentions 1974Momont

Trente variétés testées

Moyennes sur 27 milieux

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Paris, le 08 janvier 2008

Estimation de la tolérance par l'écart N limitant / potentiel

esp cou

ren eur

recperisi

azt

soi

cf9

partilrit

que

arcapanircez

cap

far

chaorn

gri

viv orv

ise

equ

75 80 85 90 95 100 105 110

Rendement conditions potentielles (q/ha)

55

60

65

70

75

80

85

90

Ren

dem

ent N

lim

itant

(q/h

a)

r² = 0.89 # points = 27

N limitant = N potentiel – 100 kg N / ha (7 milieux)

Variété Ecart (q/ha)gri -4.50cou -3.38que -2.54eur -2.29soi -2.11cap -1.85equ -1.56nir -1.50ise -1.32esp -1.24cf9 -1.21per -0.70azt 0.05orv 0.13cha 0.54cez 0.76apa 0.88orn 1.02til 1.08arc 1.18isi 1.22far 1.49viv 2.19rec 2.42rit 3.38ren 3.69par 3.89

7

Paris, le 08 janvier 2008

ApaArc

Azt

Cap CezCF

Cha

Cou

Equ

Esp

Eur

FarGriIse

Isi

Nir OrnOrv

ParPer

Que

Rec

Ren

RitSoi

Til

Viv

650 700 750 800 850 900 950

Rendement moyens simulés (g/m²)

600

650

700

750

800

850

900

950

Ren

dem

ents

moy

ens

obse

rvés

(g/m

²) R-square = 0.931 # pts = 27 y = 60.3 + 0.914x

Potentiel

Apa Arc

Azt

CapCez

CF

Cha

Cou

Equ

Esp

Eur

Far

Gri

Ise

Isi

Nir

OrnOrv

Par

Per

Que

Rec

Ren

Rit

Soi

Til

Viv

600 650 700 750 800 850

Rendement moyens simulés (g/m²)

500

550

600

650

700

750

Ren

dem

ents

moy

ens

obse

rvés

(g/m

²) R-square = 0.655 # pts = 27 y = 31 + 0.851x

N limitant

Utilisation d'un modèle de fonctionnement

Mise au point d'une procédure simplifiée de paramétrage� estimation de variables d'entrée (stade épi à 1cm, N sortie hiver)� détermination des paramètres génotypiques

Estimation de la capacité de simulation du modèle� erreur moyenne de prédiction de l'ordre de 10 q/ha

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Paris, le 08 janvier 2008

Des différences pour l'écart à la relation RDT-TPG

apa

arcazt

cap

cez

cf9

cha

couequ

esp

eurgri

ise

isi

nir

orn

orv

par

per

que

rec

ren

ritsoi

tilviv

-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

GPD conditions potentielles

-1

-0,5

0

0,5

1

GP

D N

lim

itant

r² = 0.57 # points = 27

far

Moyennes sur 7 milieux N limitants et 7 milieux potentiels

9

Paris, le 08 janvier 2008

apa

arc

azt

cap

cez

cf9

cha

cou

equ

esp

eurfargri

iseisi

nir

orn

orv

par

per

que

rec

ren

rit

soi

til

viv

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Absorption post-floraison N (g/m²)

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

GP

D (%

)

r² = 0.50 # points = 27

ml05Np

ml05N-

ms05Np

ms05N-

ms05N+

ms05D-

ms04Np

ms04N-

ms04Ir

ms04D-

ml04Np

ml04N-

Milieu

0.48***

0.19**

0.19*

0.22**

0.17*

0.54***

0.21**

0.12

0.34***

0.37***

0.15*

0.05

r²

L'absorption post-floraison explique 50% du GPD

10

Paris, le 08 janvier 2008

Variabilités des activités enzymatiques

Moyennes 2 années et 2 stades après floraison à Mons N potentiel

50

100

150E

spC

ou Soi

Per Is

iE

ur Ise

Rec

Apa Orv

Par

Cez Ti

lR

itO

rn Viv

Arc

Azt Nir

Far

CF9

Equ G

riR

enC

apC

haQ

ue

Glutamine Synthétase Glutamate Déshydrogénase Nitrate Réductase (EDTA)

Act

ivité

(% /

moy

enne

)

11

Paris, le 08 janvier 2008

Des pistes de recherche

Moyennes 2 années et 2 stades après floraison à Mons N potentiel

Apa

Arc

Azt

CF9

Cap

Cez

Cha

Cou

Equ

Esp

Eur

Far

Gri

Ise

IsiNirOrn

OrvPar

Per

Que

Rec

Ren

Rit

Soi

Til

Viv

60 80 100 120 140 160 180 200

Activité Glutamate Déshydrogénase/m²

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

GP

D (%

)

r² = 0.24 # points = 27

Apa

ArcAzt

CF9

Cap

Cez

Cha

Cou

Equ

Esp

EurFar

Gri

Ise

IsiNir

Orn

Orv

Par

Per

Que

RecRen

Rit

Soi

Til

Viv

10 15 20 25 30 35Activité Nitrate Réductase /m² (x1000)

2

3

4

5

6

7

Abs

orpt

ion

N p

ost-f

lora

ison

(g/m

²)

r² = 0.32 # points = 27

12

Paris, le 08 janvier 2008

Suivi en azote du sol

Profil N Minéral à maturité - Mons 2004 -150

-120

-90

-60

-30

00 5 10 15 20 25

kg N/haP

rofo

ndeu

r en

cm SOISSONS

APACHE

RITMO

CHARGER

ARCHE

RECITAL

Comparaison entre six variétés� pas de différence importante de reliquat à la maturité� disponibilité en azote aux stades clés variable en fonction des dates d'apport et de la précocité

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Paris, le 08 janvier 2008

Conclusions

Quantification de la variabilité génétique� confirme variabilité pour la tolérance à une carence en azote � confirme variabilité pour l'écart à la relation RDT – TPG� montre une forte corrélation des GPD en N limitant et potentiel

Caractérisation des différences génétiques � mise au point d'une procédure de paramétrisation d'Azodyn� bonne estimation du comportement potentiel des variétés� absorption post-floraison explique ~50% du GPD� activités Nitrate Réductase et Glutamate Déshydrogénase, pistes pour suivre le métabolisme de l'azote post-floraison

Quantification de l'effet variétal sur les reliquats en azote� pas de différence variétale pour les reliquats à maturité� important de tenir compte des disponibilités en azote du sol et des apports d'engrais en interaction avec le rythme de développement

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Paris, le 08 janvier 2008

Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)• UMR GAP INRA_USTL Mons-Péronne (J Le Gouis, M Brancourt, D Dorvillez,

M-C Mansard)• Unité d'Agronomie Laon-Reims-Mons (J-M Machet)• Unité de Nutrition azotée des plantes Versailles (B Hirel)• UMR Agronomie INRA-AgroParisTech Thiverval-Grignon (M-H Jeuffroy)• UMEFV du Moulon (O Gardet)

Centre d’Etude Technique pour l’Amélioration des Céréales (CETAC)• UNISIGMA (P Lerebour)• Secobra Recherche (M Madre, P Giraudeau)• Saaten-Union Recherche (V Lein)• Momont (P Momont, S Sunderwirth)• Lemaire-Deffontaines (J-M Delhaye)• GAE Recherche (J-M Moreau)

Arvalis – Institut du végétal• L Guerreiro, P Gate, M Bonnefoy, M-H Bernicot

Partenaires du projet