Les mécanismes de résistance à la sécheresse chez les arbres

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1 Les mécanismes de résistance à la sécheresse chez les arbres
Hervé COCHARD UMR-PIAF, INRA site de Crouël, Clermont-Ferrand

2 Sécheresse et forêts Importance de la ressource en eau
Production forestière Stabilité des écosystèmes (dépérissements…) Grande diversité en termes de résistance à la sécheresse Diversité selon les espèces Diversité selon les milieux Diversité liée à la sylviculture Demandes des gestionnaires forestiers : Comment choisir les essences selon conditions de milieux actuelles et futures ? Fournir des variétés (génotypes) plus résistantes à la sécheresse. Question pour la recherche : Quelles sont les bases physiologiques et moléculaires de la résistance à la sécheresse des arbres ?

3 Le bilan hydrique Bilan (t) = Entrées – Sorties
L’arbre consomme beaucoup d’eau (des centaines de litres par jour) Le sol est un réservoir d’eau Le sol se déshydrate, l’arbre aussi La pluie recharge le sol et l’arbre en eau Bilan (t) = Entrées – Sorties Pluie Transpiration arbre Irrigation Evaporation sol Rosée Drainage

4 Le bilan hydrique Climat: précipitations, ETP Forêt : sylviculture
compétition autres individus L’arbre: espèce, Individu, physiologie Le sol : réserve utile en eau

5 Le Bilan hydrique conditionne l’état hydrique de l’arbre
Plus le sol est sec, plus l’arbre est sec Le degré de déshydratation se mesure par la pression (négative) de l’eau (bars, MPa) sol humide P = 0 bars sol sec P = -10 bars sol très sec P = -20 bars Pression -20 Temps Sol Arbre Chambre à pression

6 L’eau du sol est absorbée par les racines
Circulation de l’eau dans l’arbre Aubier Bois de coeur La sève s’évapore dans les feuilles en passant à travers les stomates La sève brute circule dans l’aubier.. L’eau du sol est absorbée par les racines …dans des vaisseaux et des trachéides

7 Mécanismes de réponse des arbres à la sécheresse
Éviter la sécheresse -Limiter les pertes en eau fermeture des stomates chute des feuilles -Augmenter les entrées d’eau enracinement plus profond Mécanismes d’évitement Tolérer la sécheresse -Cellules moins sensibles à la déshydratation (osmorégulation) -Maintient des fonctions physiologiques et de la croissance Mécanismes de tolérance

8 Stratégie d’évitement: fermeture stomatique Diminution de la transpiration foliaires
La fermeture stomatique réduit progressivement la transpiration : économise l’eau du sol

9 Stratégie d’évitement: fermeture stomatique Contrôle de la contrainte hydrique dans l’arbre
Noyer Jours

10 Stratégie d’évitement: fermeture stomatique Sensibilité à la sécheresse selon les espèces
CO2 L’Économie l’eau du sol n’explique pas, seul, la sensibilité des espèces

11 Réduire les pertes en eau limite également la croissance des arbres
indice croissance (%) déficit hydrique 140 120 25 100 50 80 75 60 100 1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 N. Bréda, 1998

12 Circulation de l’eau dans l’arbre
L’intégrité de l’appareil circulatoire est essentielle pour l’alimentation en eau de l’arbre Comment est affecté l’appareil circulatoire des arbres par la sécheresse ?

13 Stratégie de tolérance: résistance à la cavitation
Circulation de l’eau dans l’arbre: pompe aspirante Une limitation physique au transfert de l’eau Forces sur H2O : Cavitation Embolie gazeuse : désamorce la pompe aspirante

14 Technique de mesure de l’embolie
Méthode Acoustique Ultrasonique DSM 4615 Physical Acoustic Corp. I15I ( khZ) Cavitation Emission Ultrasonique

15 perte de conductance hydraulique
Technique de mesure de l’embolie Méthode hydraulique XYL’EM Mesure de la capacité de l’appareil circulatoire à transporter la sève Conduit embolisé embolie = perte de conductance hydraulique

16 Utilisation de la force centrifuge pour induire l’embolie : CAVITRON
Microscope r 0.5 1 Light

17 Courbes de vulnérabilité à l’embolie
Pcav= -2.5 MPa P50 = -3.2 MPa Taux d’embolie, % Pinus sylvestris Pression de sève, MPa

18 Sensibilité à la cavitation selon les espèces
Les espèces plus résistantes à la sécheresse sont également plus résistantes à la cavitation

19 Stratégies de résistance à la sécheresse: évitement et tolérance
Ouverture des stomates Taux d’embolie, % Pression de sève, MPa

20 Stratégies de résistance à la sécheresse: évitement et tolérance
La majorité des ligneux Pression de sève -2 -4 Ouverture stomatique Embolie Certains ligneux (Cèdres, Pins) Ouverture stomatique Embolie -4 -2 Pression de sève

21 Résistance à la cavitation de 3 clones de Douglas
Conclusions Grande diversité de résistance à la sécheresse selon les espèces Cette résistance dépend de nombreux paramètres: Environnement, climat, sol etc… Processus physiologiques La résistance à la cavitation est une voie prometteuse d’amélioration de la résistance à la sécheresse des arbres Résistance à la cavitation de 3 clones de Douglas