Slide 1:Directeur de thèse: Pr F.Brignolas (Univ Orleans) Co-encadrants: Dr C. Barbaroux (Univ Orleans), Dr M. Villar (INRA Orleans) Plan Loire Grandeur Nature, 24 Février 2009 Université d’Orléans (France) Sylvain Chamaillard Variabilité de facteurs écophysiologiques contrôlant la régénération de populations naturelles de peuplier noir (Populus nigra L.) en Loire moyenne dans le cadre des modifications climatiques actuelles


Slide 2:Variabilité génétique et plasticité de la discrimination isotopique vis-à-vis du carbone 13 chez des semis de peuplier noir (Populus nigra) en réponse à de fortes températures


Slide 3:Introduction : le Peuplier Espèce à croissance rapide, dioïque et anémophile Famille des Salicacées Genre Populus (2n = 38) Séquencé en 2006 (Tuskan et al. 2006, clone ‘Nisqually’ de l’espèce Populus trichocarpa) Peupliers en France : - Compartiment cultivé : peupliers cultivés et le Peuplier d’Italie - Compartiment sauvage : Populus nigra www.floraweb.de


Slide 4:Pourquoi le Peuplier noir ? Intérêts écologiques : espèce dominante de la ripisylve espèce longévive (200 ans) espèce protectrice vis-à-vis de l’érosion des berges (maillage racinaire) espèce partie prenante des paysages (emblématique des paysages ligériens) espèce « indicatrice » du dynamisme de la rivière/fleuve (indicateur d’un milieu menacé) Intérêts économiques : programmes d’amélioration des peupliers cultivés (Populus x euramericana = Populus deltoides x Populus nigra ) Photo S. Chamaillard


Slide 5:Populus nigra Source EUFORGEN Aire de répartition


Slide 6:Contexte général Photo M.Villar Libération des graines de fin mai à mi juillet / germination immédiate Quelques jours après la germination Fin de l’été début de l’automne Quelques années plus tard arbres matures Photo M.Villar in ISS Loire


Slide 7:Contexte général Photo M.Villar Libération des graines de fin mai à mi juillet et germination immédiate Adéquation entre croissance racinaire et abaissement de la nappe Fortes températures estivales Quelques jours après la germination Fin de l’été début de l’automne Quelques années plus tard arbres matures


Slide 8:Problématique Contexte du changement global : étés plus chauds (été : étape clé pour la survie et la croissance des semis de peuplier noir) Sous les températures estivales, les plantes régulent leur température interne via la transpiration foliaire (E) Une plante qui a une forte transpiration, présente: - plus de stomates par unité de surface - et/ou une forte conductance stomatique (gs) et donc une faible efficience intrinsèque d’utilisation de l’eau (WUEi) WUEi = A / gs Hypothèse : les semis de peuplier noir qui seraient capables de survivre sous ces fortes températures seraient ceux présentant une forte transpiration et donc une faible efficience intrinsèque d’utilisation de l’eau WUEi estimée via la discrimination isotopique du carbone (?) Relation linéaire et négative entre WUEi et ? (Farquhar et al. 1982)


Slide 9:Objectifs de la manipulation 1/ Evaluer la variabilité génétique de la discrimination isotopique du carbone chez des semis de Populus nigra 2/ Evaluer la variabilité génétique de la plasticité de la discrimination isotopique du carbone chez des semis de Populus nigra en réponse à de fortes températures


Slide 10:Stratégie expérimentale ISS Loire rivière Paglia Graines collectées sur 8 mères par site


Slide 11:Dispositif expérimental 2 chambres climatiques à 25°C (photopériode 16/8, température constante) 25 graines par mère = 25 x 16 = 400 semis 8 blocs randomisés = 3 graines / mère (48 semis par bloc) Par chambre


Slide 12:Etape 1 = début de la manipulation (16 mai) Etape 2 = augmentation de la T°C (26 juin) Etape 3 = fin de la manipulation en chambre climatique (18 juillet) Etape 4 = collecte des parties aériennes puis passage des pots en serre MAI JUIN 25°C 30°C 35°C 40°C 43°C 30 4 8 Stratégie expérimentale 25°C JUILLET Chambre témoin Chambre stress Etape1 Etape2 Etape3 Etape4 Serre Collecte de feuilles Germination (~81%) Collecte de feuilles


Slide 15:Aspect des semis Score 0 = sain


Slide 16:Score 1 = flétri Aspect des semis


Slide 17:Score 2 = partie aérienne en partie ou totalement sèche Aspect des semis


Slide 18:Etape 1 = début de la manipulation (16 mai) Etape 2 = augmentation de la T°C (26 juin) Etape 3 = fin de la manipulation en chambre climatique (18 juillet) Etape 4 = collecte des parties aériennes puis passage des pots en serre MAI JUIN 25°C 30°C 35°C 40°C 43°C 30 4 8 Stratégie expérimentale 25°C JUILLET Chambre témoin Chambre stress Etape1 Etape2 Etape3 Etape4 Serre Collecte de feuilles Germination (~81%) Collecte de feuilles


Slide 19:Aspect des semis au cours de la manipulation à 43°C Score 0 Score 1 Score 2


Slide 20:Variables mesurées Niveau plante entière : - biomasse aérienne - biomasse racinaire - hauteur - nombre de feuilles Niveau foliaire : - discrimination isotopique du carbone (?) - teneur massique en azote (Nm) - teneur massique en carbone (Cm) - surface massique (SLA)


Slide 21:Résultats et discussion


Slide 22:Résultats : discrimination isotopique du carbone Yijk = µ + provenance + mère(provenance) + eijk F value Pr(>F) provenance 5.0623 0.02478 * provenance:mère 1.9386 0.02020 * Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1 Effet provenance Effet mère dans provenance Forte variabilité pour ? Effet mère significatif Effet mère non significatif


Slide 23:Résultats: teneur massique en azote Yijk = µ + provenance + mère(provenance) + eijk F value Pr(>F) provenance 0.0401 0.8413 provenance:mère 4.8845 1.153e-08 *** Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1 Nm (mg g-1 MS) F13 F15 F16 F9 F10 F11 F12 F14 I2 I3 I4 I1 I5 I6 I7 I8 Pas d’effet provenance détecté Effet mère dans provenance Pas de problème de fertilité Range = 45.65 mg g-1 MS Range = 37.82 mg g-1 MS Effet mère significatif Effet mère significatif


Slide 24:Résultats: hauteur Croissance non affectée avant 43°C Arrêt de croissance quelque soit la provenance à 43°C Hauteur (cm) 13/06 04/07 10/07 16/07 France témoin stress stress Italie témoin 25°C 30°C 35°C 40°C 43°C Stress serre 25°C Témoin 25/06


Slide 25:Résultats : Relations entre traits France Italie


Slide 26:Résultats : Etape 4 A la fin de la manipulation en chambre climatique, tous les pots ont été placés en serre POURQUOI ? Résultats: Tous les semis repartent du collet après quelques jours en serre = les racines n’étaient pas mortes !!! Score 0 Score 1 Score 2


Slide 27:Effet mère detecté seulement pour la France Pas de différence significative de croissance quelle que soit la T°C (avant 43°C) Relation linéaire et négative entre hauteur et ? à 25°C Travail en cours : biomasse aérienne, biomasse racinaire, surface foliaire Conclusions et perspectives 1/ Evaluer la variabilité génétique de la discrimination isotopique du carbone chez des semis de Populus nigra OUI Importante variabilité pour ? ~ 4‰ Travail en cours : analyses du 2ème point de prélèvement de feuilles pour ? à 43°C 2/ Evaluer la variabilité génétique de la plasticité de la discrimination isotopique du carbone en réponse à de fortes


Slide 28:Merci pour votre attention


Slide 31:PAGLIA I] Bilan de la 1ère année I.3] Paglia


Slide 32:Objectifs I] Bilan de la 1ère année I.3] Paglia 1/ Evaluer la gamme de variabilité pour WUE à deux dates avant et après période estivale 2/ Quantifier le taux de mortalité de jeunes semis après une période estivale


Slide 33:I.3] Paglia I.3.1] Déroulement de la manip 9 spots d’étude sur 3 sites répartis sur 20 km géolocalisation de chaque spot 1 quadrat / spot surface de la zone de régénération étudiée surface du quadrat nombre de semis par quadrat à 2 dates ( 2 juillet et 9 septembre) mesure de mortalité mesure de hauteur et étiquetage de 2 cohortes sur 1 spot (ART) + largeur de feuille aux 2 dates prélèvement de 50 semis et/ou feuilles par spot aux 2 dates estimation de la densité par spot avec la densité du quadrat


Slide 34:I.3] Paglia I.3.1] Déroulement de la manip


Slide 37:I.3] Paglia I.3.1] Déroulement de la manip Température au sol le jour des récoltes de semis


Slide 38:II] Perspectives de la 2ème année II.2] Mareau Mareau Evaluer la variabilité phénotypique de l’efficience d’utilisation de l’eau au cours de la 1ère année d’installation des semis


Slide 39:Quelle est la gamme de variabilité pour l’efficience d’utilisation de l’eau à deux dates avant et après période estivale ? Quel est le taux de mortalité de jeunes semis après une période estivale ? II.2] Mareau II.2.1] Questions


Slide 40:II.2] Mareau II.2.2] Stratégie expérimentale Photo M. Villar


Slide 41:1 2 3 1 2 3 Bande précoce (début juin) Bande tardive (fin juin) En juin 2009 (avant période estivale) : x 3 Mesures T°C (air, sable, feuille) x 3 idem 4 4 II.2] Mareau II.2.2] Stratégie expérimentale


Slide 42:1 2 3 1 2 3 Bande précoce Bande tardive 2 feuilles collectées sur 50 semis pour mesure de ? + conductance stomatique Collecte quadrat pour bouturage pour manipulation 2010 Mesure du taux de mortalité En septembre 2009 (après période estivale) : x 3 Mesures T°C (air, sable, feuille) x 3 idem 4 4 II.2] Mareau II.2.2] Stratégie expérimentale


Slide 43:Merci pour votre attention


Slide 44:Supplementary experiment Same experiment was conducted in greenhouse with same female trees but without temperature control Another argument for tolerance of Populus nigra upon warm temperature


Slide 45:HT08C en fonction 2eme notation aspect des plants


Slide 46:I.1] Phytotron I.1.2] Déroulement de la manipulation Chambre à 25°C