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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes

RL3. Fonctionnement biologique des écosystèmes pour l'agroécologie

La ligne de recherche 3 met l’accent sur l’écophysiologie des cultures pour (1) quantifier les impacts des stress biotiques et abiotiques, (2) identifier les stratégies d’adaptation d’uns population soumise à des contraintes et (3) contribuer au développement et à l’évaluation de pratiques de gestion innovantes.

Nous étudions les espèces annuelles cultivées génétiquement pures ou mixtes (blé, colza). Les niveaux d'intégration sont la plante et le peuplement cultivé, et nous commençons à développer des approches facilitant le changement d'échelle vers le paysage par rapport à RL1. Les contraintes considérées sont principalement la nutrition en azote, les champignons pathogènes des feuilles (rouille, septoriose) et les contaminants atmosphériques (ozone), en tant que facteurs individuels ou en interaction. Notre travail va de la compréhension des processus impliqués à leur intégration au niveau de la résistance, avec deux axes principaux :

  • Processus biologiques des plantes sous stress et variabilité génétique. Ces recherches visaient à produire des connaissances sur les processus par lesquels l’environnement biotique et abiotique influe sur les caractéristiques structurelles et fonctionnelles des plantes et des populations, et à l'inverse sur la manière dont le fonctionnement des plantes influe sur leur environnement, comme la croissance d’agents pathogènes ou l’émission dans l’atmosphère d'azote ou de composés organiques volatils.
    L'originalité de nos travaux réside dans l'importance accordée à l'architecture des plantes et leur resistance, qui joue un rôle majeur en matière de microclimat et de transfert. Au cours de la dernière période, nous avons montré : la plasticité de l'architecture des plantes répond aux dommages floraux qui était génétiquement variable (Pinet et al., 2015) et ; le stress azoté, l'état des plantes et le climat ont modifié le développement des champignons pathogènes foliaires (Bancal et al., 2016; Robert et al., 2018) ; l'hétérogénéité inter-plantes au sein d'un couvert forestier pourrait être modélisée avec un nombre limité de paramètres (Baey et al., 2018) ; les mécanismes de défense et d'adaptation des cellules au stress oxydatif impliquaient du disulfure de glutathion, dont les mécanismes restaient à élucider (Rahantaniaina et al., 2017).
  • Modélisation de la réponse environnementale de l'ensemble d'une population, y compris les interactions des plantes entre elles. Les résultats concrets consistent à identifier des leviers et à produire des indicateurs pour optimiser la gestion et la sélection des cultures. Ces travaux concernent des populations génétiquement homogènes ou hétérogènes telles que des associations d'espèces ou de variétés. Les variables ciblées concernent la production végétale, mais également les impacts environnementaux tels que les flux de spores et de GES hors des parcelles. Les interactions et les réactions entre les composants du système sont explicites dans les modèles de simulation. De plus, nous utilisons également des approches descendantes, basées sur l'analyse des relations entre les variables mesurées au sein du système. Au cours de la dernière période, nous avons mis en œuvre de nouveaux schémas intégrant les processus du métabolisme C et N dans des modèles de plantes (Barillot et al., 2006ab); nous avons analysé la variabilité génétique de l'efficacité d'utilisation de l'azote sous stress azoté (projet RAPSODYN, thèse de V. Vazquez-Carrasquer) ; nous avons montré que les vers étaient nécessaires pour améliorer l'efficacité de la nutrition en azote organique (J. Barthod PhD, 2017); nous avons mis en œuvre des modèles génériques phytopathogènes 3D (Garin et al., 2014), qui ont montré que la septoriose affectait grandement le développement de la rouille brune (Garin et al., 2018) et était fortement limitée par la sénescence précoce (Robert et al., 2018) ; nous avons ensuite développé un nouveau modèle écologique de ressources de consommation pour les agents pathogènes du blé, qui a montré que la production d'agents pathogènes augmentait avec la fertilisation (Précigout et al., 2017); Nous avons également contribué à l'identification de variétés fugitives (projet ECHAP) ou tolérantes (Bancal et al., 2015; Collin et al., 2018) aux maladies fongiques aériennes. Enfin, nous avons développé des modèles conceptuels du stress oxydatif au niveau cellulaire (Tuzet et al., 2018).