Ecophysiological analysis and modeling of genotype by environment by crop management interactions on cotton (Gossypium hirsutum L.) in Cameroon for the design of ideotypes

Résumé : La fibre de coton est la première fibre naturelle utilisée dans le monde. Le coton fournit un revenu à plus de 10 millions de personnes en Afrique occidentale et centrale. Au Cameroun, il est produit exclusivement en conditions pluviales et le manque d'eau est le principal facteur abiotique limitant le rendement et la qualité de la fibre. Dans ce contexte, un programme de sélection a été initié en 1950 par l’IRCT (Institut de Recherches du Coton et des Textiles Exotiques) avec l’objectif d’augmenter le rendement, la qualité de la fibre et la résistance aux maladies. En 60 ans, plus de 20 cultivars ont été créés. Cependant, depuis une trentaine d’année, un plafonnement du rendement en coton graine est constaté. Cette étude a analysé la croissance et le développement des principaux cultivars vulgarisés de 1950 à 2009, pour évaluer le progrès génétique, y compris celui de caractères d’adaptation au stress hydrique indirectement sélectionnés. Elle a analysé les interactions génotype x environnement x pratiques culturales (GEI) dans des conditions hydriques limitantes afin de pouvoir utiliser un modèle de simulation de la croissance du cotonnier. En utilisant ce dernier, les rendements ont pu être prédits et des idéotypes pour les conditions de culture du coton au Cameroun ont été conçus. Une application de ces travaux a été d’identifier les mesures au champ des caractères d’adaptation au stress hydrique pour aider les sélectionneurs à choisir les cultivars qui résistent mieux au stress hydrique. Dans un premier temps, le progrès génétique et son interaction avec les conditions de culture au Cameroun ont été évalués au champ et en milieux contrôlés sur le développement du coton, la croissance (y compris racinaire), le rendement et la qualité de la fibre. Les résultats ont montré que la sélection a réussi à améliorer le potentiel de rendement et de qualité de la fibre lorsque la culture atteint la maturité physiologique, avant la fin de la saison des pluies. Cependant, lors de stress hydrique de fin de cycle, le programme de sélection a réduit la qualité de la fibre. La plupart des variables de développement et de croissance n’ont pas changé avec le temps, sauf le nombre de feuilles qui a été réduit. La sélection a créé des cultivars avec un meilleur potentiel de production et de qualité de fibres mais en perdant en plasticité en conditions sub-optimales et n’a pas amélioré l’accès à l'eau du sol. Dans un second temps, les analyses des GEI des caractères d’adaptation à la sécheresse ont montré que le déficit en eau a un impact négatif sur presque toutes les fonctions de la plante, à la fois au champ et en milieux contrôlés. Le cultivar récent L484, créé pour la zone de production la plus sèche, a maintenu le plus haut niveau de photosynthèse et de transpiration par unité de surface foliaire dans les conditions défavorables, maintenant ainsi le plus haut niveau d’efficience d’utilisation du rayonnement et de l'eau. Cependant, cela n’a pas permis d’améliorer la biomasse, l’indice de récolte et le rendement de ce cultivar en conditions hydriques limitantes. Le programme de sélection du coton au Cameroun a réussi à fournir un cultivar (L484) mieux adapté aux conditions locales, avec une plus grande stabilité et un développement plus rapide, mais sans aucune augmentation de rendement. Dans un dernier temps, le modèle de simulation de la croissance du cotonnier, DSSAT CROPGRO-Cotton, a été utilisé afin de définir les idéotypes conduisant aux rendements les plus élevés. Des expériences de terrain au Cameroun ont été utilisées pour constituer l'ensemble de données minimum pour l'étalonnage du modèle. Quarante-deux cultivars virtuels ont été générés par des modifications de ±20% par rapport aux valeurs de 5 paramètres génétiques du cultivar L484 (phénologie, photosynthèse et morphologie des feuilles). Les cultivars AC, L484 et les quarante-deux cultivars virtuels ont été comparés dans 99 années de temps généré par le modèle WGEN en deux lieux. Par rapport à L484, les idéotypes avaient une durée réduite entre levée et floraison et plus longue de phase reproductive, un plus haut niveau de photosynthèse maximum avec des feuilles plus épaisses, et des feuilles plus petites pour la région de l'Extrême Nord ou plus grandes pour la région du Nord.
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Romain Loison. Ecophysiological analysis and modeling of genotype by environment by crop management interactions on cotton (Gossypium hirsutum L.) in Cameroon for the design of ideotypes. Plant breeding. Université de Montpellier, 2015. English. 〈tel-01262261〉

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