APMed (hAPpyMed )

Tâche 2: Impacts de la disponibilité en eau sur les

dynamiques d’infestation au puceron en relation avec

la croissance et le statut hydrique et azoté

ARIMNET meeting – Montpellier, France – June

15-16, 2015

Israel: MIGAL-Northern R&D A Naor, H Reuvny

France: INRA Avignon MO Jordan, MH Sauge, G Vercambre

Morocco: INRA Kenitra S Charif

Morocco: INRA, ENA and University Meknès A Blenzar, A Kajji, A Boutaleb

Pêcher - Puceron vert Pommier – Puceron cendré

Pêcher - Puceron vert Pommier – Pucerons vert et cendré

Pommier - Puceron vert

Point bibliographique

Résultats obtenus en pots approche mécanistique

Quid de l’application en verger ?

Est-ce que les pratiques culturales contribuent à contrôler les bioagresseurs en verger ?

Ce que nous savons et ce que devons encore apprendre sur les interactions plante-insectes

Du bon usage de l’eau en verger - 15-16 juin 2014, Montpellier, M.O Jordan, M.H Sauge

Comment se structure la résistance d’une plante ?

Résistance / Tolérance BA

Dynamique spatiale

- pratiques culturales - structure paysage - environnement, climat …

Dynamique des infestations

- comportement sur la plante - croissance développement - reproduction

Equilibre fonctionnel

Architecture, croissance,

développement des organes

Processus : acquisition (eau / C / N, …)

morphogenèse, métabolismes

Composés secondaires

Composés primaires

Composition des organes

Teneur en eau

Un stress affecte la croissance avant la photosynthèse stress modéré ressource C de la plante

Plant Vigor / Plant (pulsed) Stress hyp.

Capacité défense liée au ratio C/N : ++ composés C ; -- composés N

Disponibilité qualité accessibilité ressource

(PSH) Stress (PVH) Vigueur

Mode de nutrition Brouteurs Piqueurs suceurs

Organe nourricier Vieux Jeunes

Plant water content (water stress)

Dans le cas de piqueurs suceurs :

Disponibilité composition phloème

(viscosité, pression turgescence)

Growth-Differentiation balance hyp.

Environmental constraint hyp. Growth rate hyp.

La ressource disponible varie avec le taux de croissance Limitation ressources Met. secondaires

Optimal defense hyp.

Défense d’un organe: [ ] M 2aires)

proportionnels à sa valeur pour la plante

Carbon Nutrient balance hyp.

Interactions plante – BA : hypothèses

Concordance des cycles

Complexité architecturale

« Sécurité-confort » , dispersion ….

Pratiques réaménagées

Performances BA

Compromis fonctionnel

Plan

irrigation, fertilisation, choix variétal…

développement composition phénologie, forme, eau, C, N organisation composés défense

nb. répartition individus

Perspectives: vers des pratiques innovantes

FOCUS

FOCUS

Pêche : Grechi et al. , 2008

Axes longs

Axes courts

% r

am

ea

ux inf

est

és

Jours juliens

Développement (1): résistance et croissance

résistance avec la longueur des rameaux

Cotton: Larson, Whitam, 1997

Descendance 200 génotypes croisement cv résistant*sensible

comp. cv. sensibles (implantation > 60% si contact fondatrice) / résistants (succès < 35%)

Sensibles Résistants

4

3

2

1

0

Densité bourgeons cm3 axe père

60 %

40

20

0

60 %

40

20

0

0-2.5 2.5-25 >25

Sensibles

Distribution homogène prédominance d’axes longs

Résistants

Distribution hétérogène prédominance d’axes courts

80 %

60

40

20

0

0.2 0.25 0.3 0.35

Hétérogènéité liée à la compétition ?

Index Gini:

0: distribution homogène, 1: distribution hétérogène

Classe de lg de rameaux (cm)

% survie fondatrices

résistance avec la compétition trophique (hétérogénéité) entre rameaux

Développement (2): résistance et croissance

Pomme: Simon et al., 2006 et 2012

Conduite centrifuge: - sélection rameaux longs

- contrôle fructification

Solaxe: - axe principal courbé - ramif. dense

Conduite centrifuge moins infestée ⇒ effets marqués selon les années !

Infestation puceron cendré (% présence absence apex)

100

80

60

40

20

0

2003

Ms Av Av Mai Mai Jn Jn

100

80

60

40

20

0

2004

100

80

60

40

20

0

2002

IF du rameau le plus proche

IF rameau d’étude (au pic infestation) 1 nœud de distance

4 nœuds de distance

3

1

2

4

Liée à la complexité de branchement !

% rameaux

ordre rameaux

C. centrifuge

Développement (3): résistance et topologie

Pomme: Stoeckli et al., 2008

Développement (4): résistance et topologie

dispersion dans la couronne liée μclimat (vent, ombrage, °C), à la taille des fruits …

Midi solaire: ± 2°C d’écart entre feuilles ombrées et au soleil

Croissance fruits : Juillet: plus faible au N, Aout: aucune différence

Oviposition non homogène

déterminisme plurifactoriel à expliciter

Juillet (1ere gén.) Aout (2de gén) Juillet (1ere gén.) Aout (2de gén)

%

Proportion

Juillet (1ere gén.) Aout (2de gén) Juillet (1ere gén.) Aout (2de gén)

%

Proportion

mais …. résultats contrastés dans la littérature

- Simpson et al., 2012 Epicea: Björkman 2000 Choux: Tariq et al., 2011

Intensité de stress St. pulsé

Taux croissance (puc/puc/j)

Effet de l’intensité et de la durée

1993 1994 1995

Densité des galles

Susceptibles - Control

○ Susceptibles - Stress

Résistants - Control

Résistants - Stress

Contrôle

Stressé (Moyen)

Nb. puc. plante

- âge: 5 vs 11 semaines

- lumière: facteur 3

Composition (1): résistance et stress hydrique

Sévère Moyen Faible Contrôle Pulsé

% N feuilles

Rôle des interactions:

- stress hydrique inverse gradient résistance clone

- stress hydrique modifie teneur N feuilles

Témoin

un stress hydrique affecte le comportement alimentaire du puceron

Days after infestation

Log-

trans

form

ed N

o. a

phid

s

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30

A

*****

***

***

***

Nutrient solution ( mM N )

0.05 3.00 6.00 10.00 15.00

B

bc

a

a

ab

c

15

106

3

0.05

résistance avec [ ] N mais de seuil

Pêcher: Sauge et al. 2010

5 niveaux de fertilisation N / jeunes arbres en pots

Infestation artificielle et suivi dynamique

effet N sur la croissance

≠ compo pool ? [ ] N ?

rôle de l’acide chlorogénique ? pas d’effet prumasine

d’un plateau effet composition du pool ac. Aminés ?

Ac.

Am

iné

s (

‰ D

W)

Pru

ma

sin

e (

‰ D

W)

Ac.

Chlo

rog

éniq

ue

met. défense ?

Composition (2): résistance et métabolisme primaire

Coton: Anderson and Agrell 2005

- résistance induite par contact de 4h 7j avant manip

- mise en contact Spodoptera littoralis sur plante entière (144h)

- dosage Terpénoïdes

en lien avec [ ] terpénoïdes des feuilles

[ ] composé de défense après une première mise en contacts liée à la position de la feuille !!

Composition (3): résistance et métabolisme secondaire

Préférence pour les feuilles des axes 2 Axes 1: du nb de larves par plante du % de larves en position apicale Feuilles A1

Feuilles A2

% pop. totale

Témoins Prétraités

Cotylédons

Feuilles médianes

Feuilles apicales

% pop. totale

Témoins Prétraités

Témoins

Prétraités

Temps (h)

Rang de la feuille

Résistance génétique (1): mécanismes généraux

Forme de la feuille

Architecture de la plante

Métabolites

PLANTE INSECTE

Activation du gène

de résistance

Réponses indirectes Réponses directes

SIGNAL

Barrières physiques

Métabolites secondaires

et Protéines

Inhibiteurs des protéines

digestives

volatiles

ennemis

naturels

S

I

G

N

A

L

Activation

du gène

d’avirulence

HERBIVORIE

Eliciteurs

de l’insecte Evitement

Utilisation d’hôtes

alternatifs

Détoxication

Séquestration des

toxiques

Accroissement du taux

de consommation

Modification de la

qualité nutritionnelle

des tissus

Amélioration de

l’activité des enzymes

digestives

Volatiles de

plante attaquée

Plante compagne

(Romarin)

Plante hôte

(Poivron)

COV: Composés

organiques volatils

Allélopathie

aérienne

Effet direct de COV sur les pucerons - Effet répulsif

- Interference des odeurs

Effet indirect des COV (médié par la plante hôte) - Activation des mécanismes de défense

- Absorption et réémission des COV

Num

be

r o

f fe

ma

les

(me

an

+/-

se

) p

ar

pla

nt

2 Hypothèses

La présence de plantes compagnes influence l’installation des pucerons sur leurs plantes hôtes

Chémotypes différents selon les clones de romarin

Perspectives (1): replacer la plante dans son environnement

Orientation des pucerons diffère selon le clone

L’équilibre fonctionnel structure la résistance mais … mécanismes encore mal connus

approche corrélative (statistique), plus rarement rarement mécanistique

interactions fortes entre les variables qui structurent la résistance mais études ON - OF

réponse non constantes dans le temps : rôle de la phénologie et du climat

Faible généricité des résultats :

poids de l’histoire de la plante pour les pérennes (réserves C et N, réponse au stress)

spécificité des interactions plantes insectes: espèce, variété, souche … dépendants

Conclusions (1) :

Bilan: Ce que nous savons et ce que devons encore apprendre

Meta-analyse: Beoge et Marquis 2005

Défe

nse

/résis

tance

Graine Plantule Plante adulte … sénescente

Faible dispo C

Forte dispo C

Croissance

Reproduction

Pe

rform

an

ce

in

se

cte

Aucun STRESS Létal

Meta-analyse: Larsson 1989

Performances élevées pour des stress intermédiaires !!

Conclusions (2)

Bilan : Ce que nous savons et ce que devons encore apprendre

1993 1994 1995

Cro

issa

nce

ra

dia

le tro

nc (

mm

)

Susceptibles - Control

○ Susceptibles - Stress

Résistants - Control

Résistants - Stress

Epicea: Björkman 2000

La plante est en interaction avec son milieu :

le paysage affecte la résistance (répartition cultures, haies)

et constitue un réservoir d’auxiliaires (prédateurs, parasitoïdes) et de BA

… nécessité de développer des études à l’échelle du paysage

Nécessité d’optimiser deux fonctions antagonistes

production vs. défense

réduit la plage d’intervention : N, eau, taille

garder des niveaux compatibles avec la production

la production de composés de défense coute cher