National Institute of Agronomic Research Morocco - INRA Morocco

Overview: Cultures Oléagineuse.AXE2 - Agro-physiologie et protection

Cultures Oléagineuse.AXE1 - Cultures Oléagineuse.AXE3


Leader: Rajaa kettani, National Institute of Agronomic Research Morocco - INRA Morocco
Coleader: Khalid Daoui, National Institute of Agronomic Research Morocco - INRA Morocco

Team members: 5
Partner organizations: 5

Budget 2025
MAD : 0

Results: 5

  Axis Description
    
1.2 Résumé : Avant de pouvoir sélectionner et développer les variétés de colza tolérantes à la sécheresse, commeprojeté dans l’axe 1 de ce mégaprojet, il est nécessaire de bien comprendre et cerner les mécanismes impliqués dans l’adaptation du colza aux conditions stressantes, notamment celles liées à la sécheresse durant la phase de floraison. La mise en évidence de ces mécanismes mènera à identifier des indices et critères de sélection associés à la tolérance du colza au stress hydrique pendant le stade de floraison, à utiliser dans le programme d’amélioration du colza au Maroc. Par ailleurs, malgré l’importance de la fertilisation azotée chez le colza, très peu d’études ont été conduites dans le contexte marocain. Ainsi, l’investigation de la dose optimale d’azote à apporter et de la variété la plus efficiente dans l’utilisation de l’azote est un créneau de recherche très important pour contribuer au développement de la culture du colza au Maroc.Concernant la culture du sésame, elle a toujours été une composante importante de l'agriculture dans la plaine du Tadla. Cependant, l’attaque des insectes ravageurs constitue l’une des contraintes majeures qui affectent le niveau des rendements obtenus. Les études entreprises jusqu’à lors n’ont jamais été axées sur la recherche de résistance/tolérance aux insectes nuisibles. A travers cet axe de recherche, les travaux vont permettre tout d’abord de dresser la liste des insectes et maladies associés au sésame, d’estimer les pertes dus aux différents ravageurs et maladies et de cribler la résistance chez les lignées mutantes de sésame récemment développées par l’INRA (CRRA de Meknès). L’objectif global de cet axe de recherche est l’amélioration de la production et de la protection du colza et du sésame dans des conditions de stress biotique et abiotique. Les objectifs spécifiques sont de cerner les mécanismes d’adaptation du colza à la sécheresse et d’identifier des indices de sélection pour sa tolérance, déterminer l’apport optimal d’azote pour le colza et la variété la plus efficiente dans son utilisation en conditions pluviales, et enfin identifier et isoler les lignées mutantes de sésame résistantes/tolérantes aux principaux ravageurs et maladies de la culture. Le budget total nécessaire pour mettre en œuvre les activités de cet axe de recherche est de 1.196.000,00 DH. Mots clés :Colza, sésame, mécanismes d’adaptation à la sécheresse, fertilisation azotée optimale, résistance/tolérance aux maladies et ravageurs. 1.2Contexte et point de situation 1.2.1 Orientations stratégique Dans cette partie, rapporter les objectifs stratégiques dans le cadre deGénération Green se rapportant à la F/D, ainsi que la synthèse des doléances exprimées par les parties prenantes lors de la phase de cadrage. Cf. Axe 1. 1.2.2 Etat de l’art : Faire le point du contexte scientifique et des dernières connaissances en relation avec l’axe pour justifier l’idée du projet, les aspects originaux et novateurs, et énoncer les hypothèses. (y compris les recherches antérieures de l’INRA) L'alimentation en eau peut limiter fortement le rendement du colza. Généralement, pour accomplir son cycle, le colza exige au minimum 400 mm d'eau par an qui doivent être répartis entre 30% durant la phase levée-début floraison et 70% pendant la période début floraison-maturité (MAMVA, 1994). Un manque d'eau peut affecter la régularité de la levée, surtout dans les régions méridionales, et au moment de la préfloraison un déficit hydrique pourra conduire à des échaudages et durant la période de floraison, et peut entraîner des chutes de rendements qui peuvent aller jusqu’à 20% (Deblonde et al. 2001). Toutefois, une trop grande pluviosité au moment de la germination et post levée est défavorable : réduction de la hauteur de la plante et du nombre des feuilles (Torres-Ruiz et al, 2014). Le colza présente une phase de sensibilité à la sècheresse qui se situe de part et d'autre de la floraison à la période remplissage des siliques, qui a des répercussions sur le poids des graines et la teneur en huile (Merrien, 1984 ; Soltner, 1988). La période de sensibilité maximale à la sècheresse pour le poids en graines se situe du stade bouton floral jusqu'à la fin floraison, alors que la période de sensibilité maximale pour la teneur en huile se situe de la pleine floraison jusqu'au début de maturation des graines. Cependant, le stress hydrique pourra également affecter la première étape critique qui est en même temps l'étape la plus sensible du cycle de vie des plantes. En effet, l'insuffisance d'humidité du sol entraîne une germination des graines irrégulière et une émergence non synchronisée des plantules, induisant un faible peuplement et un rendement réduit (Ye et al., 2016). Comme chez de nombreuses espèces, le rendement du colza est étroitement corrélé au nombre de graines formées par unité de surface. Un nombre variable de fleurs à l’origine des graines explique une part importante de la variabilité du nombre de graines. Il est donc étroitement dépendant du nombre d’inflorescences mises en place. La période de formation des graines est extrêmement variable chez le colza (Jeuffroy et al, 2006). La croissance racinaire est réduite lors d’une contrainte hydrique mais de façon moins marquée que celle des parties aériennes (Ramanjulu et al, 2002). De même, les effets interactifs des niveaux et des stades de stress hydrique influencent significativement le nombre de siliques par plante avec une baisse qui peut atteindre 50% (Birunara, 2011). Par ailleurs, et pour bien se développer, la plante doit disposer de mécanismes d’adaptation qui lui permettent de supporter le stress hydrique. Plusieurs travaux ont mis en évidence l’influence négative du déficit hydrique sur le rendement qui est déterminé par plusieurs processus morpho-physiologiques (Megherbi-Benali et al 2014 ; Simonneau et al., 2014). La baisse de productivité des plantes sous contrainte du stress hydrique est d’abord due à une diminution de la croissance foliaire responsable d’une réduction de la quantité de lumière absorbée par les peuplements végétaux, ce qui se traduit par une baisse de la photosynthèse (Liu et al. 2013; Ye et al. 2016). La réduction de la photosynthèse se traduit par une diminution de la surface foliaire, une altération de l’appareil photosynthétique, une sénescence prématurée des feuilles et une réduction des assimilas. La transpiration des feuilles est un processus qui entraîne une chute de pression de l’eau dans les parois pecto-cellulosiques de leurs cellules. Le premier organe de la plante à détecter une limitation de l'approvisionnement en eau dans le sol est le système racinaire. Il a été démontré que, outre l'eau et les minéraux, les racines envoient également des signaux aux feuilles à travers la sève via le xylème. L'acide abscisique est considéré comme l'un des principaux signaux transférés. Lorsque le signal de stress atteint les feuilles, il déclenche la fermeture des stomates, ainsi la plante s’oriente vers une stratégie d’économie d'eau. Par conséquent, en ajustant l'ouverture stomatique, les plantes sont capables de contrôler la perte d'eau en réduisant le flux de transpiration par une réduction de la turgescence des cellules de garde (Simonneau, 2014), mais elles limitent l'entrée du dioxyde de carbone (CO2). Cela aura des effets directs et indirects sur la réduction de la photosynthèse nette (Liu et al., 2013). La tolérance d'une plante à une contrainte hydrique peut être définie, du point de vue physiologique, par sa capacité à survivre et à croître et, du point de vue agronomique, par l'obtention d'un rendement plus élevé que celui des plantes sensibles (Slama et al., 2005).Il existe une large gamme de mécanismes de tolérance à la sécheresse qui ne sont pas exclusifs les uns des autres et qui peuvent même être complémentaire, ces mécanismes sont d'ordre phénologiques, morphologiques et physiologiques (Kettani et al., 2008). La fertilisation azotée est très importante chez le colza et conditionne énormément les rendements en graines obtenus. Aulakh et Pasricha (1998) ont trouvé que l’augmentation de l’apport azoté jusqu’à la dose de 100 kg N/ha améliore le rendement grain du colza qui fut négativement influencé par des apports supérieurs (150 kg N/ha). Ozer (2013) a trouvé que la dose 160 kg N/ha a donné le meilleur rendement grain. Par ailleurs, le fractionnement des apports azotés peut avoir un impact positif sur la production du colza et sur l’efficience d’utilisation de l’azote. Dans une étude sur la fertilisation azotée du colza conduite en semis direct, Li et al. (2016) ont trouvé que le fractionnement des apports azotés rallonge le cycle de développement de la culture. Les apports azotés élevés avant semis, prolongent la période d’accumulation rapide de la biomasse et augmentent sa vitesse. Le colza est une culture très exigeante par rapport aux autres cultures, en particulier pour les intrants azotés (Rathke et al., 2005). Cependant, elle montre une faible capacité à utiliser l’azote disponible pour produire des graines, ce qui représente une faible efficience d’utilisation d’azote (NUE), environ la moitié de celle des céréales (Sylvester-Bradley et Kindred 2009). L'amélioration du rendement en graines avec un niveau de nutrition faible en azote est une première étape vers l'amélioration de l’NUE (Good et al., 2004).A la reprise de végétation, la demande en azote devient très élevée et les feuilles constituent le principal puits d’azote, accumulant 50 à 75% de l’azote absorbé (Bouchet et al., 2016). Pendant cette période, une première phase de remobilisation a lieu ; l’azote issu des feuilles les plus âgées est activement remobilisé vers les feuilles et les tiges les plus jeunes (sénescence séquentielle). Au début de la floraison, on note un arrêt de production des feuilles avec une augmentation rapide de leur sénescence (Malagoli et al., 2005). En parallèle, la photosynthèse est en partie assurée par l’indice de surface des siliques (PAI) (Bouchet, 2015). En outre, le réservoir d’azote est également maintenu par la réabsorption de l’azote des feuilles tombées pendant l’automne, avec une efficience d’absorption pouvant atteindre jusqu’à 40% de la teneur en azote contenu dans les feuilles tombées (Dejoux et al., 2000). Lors de la période de formation des siliques puis du remplissage des graines, les tissus reproducteurs deviennent le seul organe puits, ainsi, l’azote est remobilisé exclusivement vers les siliques et les graines (sénescence monocarpique) (Bouchet et al., 2016). Plusieurs travaux, dont ceux de Rossato et al. (2001) et Malagoli (2004), ont montré que l'absorption d'azote diminue fortement pendant la floraison, le remplissage des graines dépend entièrement des capacités de la plante de remobilisation de l’azote. Cet arrêt de l’absorption lors du remplissage des siliques peut être expliqué selon les travaux de Rossato et ses collaborateurs (2003) par une inhibition de l’activité des systèmes de transport du nitrate (HATS et LATS) par le méthyl-jasmonate ; hormone probablement synthétisée par les inflorescences au moment de la floraison. Parallèlement, d’autres études s’accordent à dire que l’absorption d’azote, bien qu’elle soit limitée, se produit pendant la phase de remplissage des graines, représentant 10 à 30% de l’absorption totale d’azote (Berry et al., 2010 ; Gombert et al., 2010). Cependant, seulement 30% environ de cet azote nouvellement absorbé seraient alloués aux graines, ce qui démontre également ici l’importance du mécanisme de remobilisation dans le remplissage des graines (Bouchet et al., 2016). La faible NUE du colza serait due à une mauvaise synchronisation entre la remobilisation de l'azote foliaire vers les organes puits forts notamment les siliques et la chute des feuilles provoquée par une dérégulation des facteurs hormonaux ou une atténuation du rayonnement incident due au développement des inflorescences et des siliques (Malagoli et al., 2005). Par conséquent, la remobilisation de l’azote chez le colza semble être régulée de façon complexe par une variété de facteurs environnementaux (fertilisation azotée, teneur en dioxyde de carbone, disponibilité en eau, luminosité, etc), ayant un impact direct sur l’organisation des relations source-puits entre les différents organes (Franzaring et al., 2011) et donc sur la disponibilité en azote total de la plante (Ulas et al., 2013). L’existence d’une variation génétique est également mise en cause, les plantes pourraient présenter une variété de formes d’adaptation aux conditions environnementales selon le type variétal. Au Maroc, dans des essais sur la fertilisation NPK conduits par Abderabihi et al. (2015) dans deux sites différents Allal Tazi (S1) et Merchouch (S2), les rendements en graine réalisés ont varié de 12,69 à 25,30 q/ha, avec une moyenne sur les deux essais de 19,97 q/ha. L’analyse statistique a montré pour S1, contrairement à S2, un effet significatif de la fertilisation azotée sur le rendement du colza avec un maximum de 21,06 q/ha obtenu suite à l’utilisation de la dose de 90 kg N/ha.. Le sésame (Sesamum indicum L.) est une culture oléagineuse prioritaire au Maroc, notamment dans la région de Khénifra-Béni Mellal, et plus exactement dans la zone du Tadla qui représente 95% de la production nationale qui est de l’ordre de 1800 tonnes par année (FAOSTAT, 2018). Cette filière assure la création d’environ 70.000 journées de travail par an avec une valeur de production de 28 millions de DH. Cette production reste, toutefois, faible en raison de plusieurs contraintes, telles que le manque de variétés améliorées, l'utilisation de techniques de production traditionnelles et la faible valorisation de la production (EL Harfi, 2016). De même, l’attaque des ravageurs et maladies constituent l’un des freins au développement de la culture du sésame dans le Tadla. Depuis 2008, les travaux de recherches de l’INRA sur cette filière, conduits essentiellement par le CRRA du Tadla, le CRRA de Meknès et la FST-Béni Mellal, ont touché plusieurs axes en commençant par l’inventaire des mauvaises herbes & désherbage, l’effet du mode & date de semis et en arrivant aux travaux de sélection génétique de lignées performantes en termes de production et de qualité (INRA, 2010 ; El Harfi et al., 2018). Un travail préliminaire sur les bioagresseurs de cette culture a été effectué dans le Tadla en 2010 et a fait ressortir que les attaques de chenilles caprophages peuvent causer une perte de 43% du rendement en graines (INRA, 2010). Par ailleurs, les travaux effectués en Asie montrent que le sésame est susceptible d'être attaqué à tous ses stades de développement par plus d’une soixantaine d’espèces d’insectes et d’acariens (Ahuja and Bakhetia, 1995). Ces ravageurs appartiennent aux principaux ordres entomologiques Orthoptères, Hétéroptères, Lépidoptères, Diptères et Hémiptères et dont les plus importantes sont les chenilles de lépidoptères. Parmi les Lépidoptères, les pyrales causent le plus de dégâts sur le sésame car elles s’attaquent presque à toutes les parties de la plante depuis le semis jusqu’à la maturité, ce qui peut entraîner un échec complet de la récolte (Zakari Moussa et al., 2009 ; Ahirwar et al., 2009 ; Mahmoud, 2013). Outre les pertes quantitatives, les insectes peuvent affecter les propriétés qualitatives et technologiques de la production, à savoir la diminution jusqu’à 43% de la teneur en huile, l’augmentation des acides gras libres de 0,44 à 1,51% et l’augmentation des graines ratatinées à 40% (Osman et al., 2009). Parmi les moyens de lutte contre ces ravageurs, la résistance variétale est la méthode de protection la plus efficace. En effet, cette technique est perfectible et respectueuse de l'environnement. Des techniques de criblage sur le terrain ont été développées au Sri Lanka et de nombreuses entrées de matériel génétique ont été évaluées pour la résistance à la maladie causée par le Phytophthora. Ces travaux ont permis le classement des lignées mises à l’épreuve selon leur niveau de leur résistance (Pathirana, 1991).Au Maroc, et à l’état actuel, le matériel végétal mis en culture, constitué d’une population locale, est très sensible aux attaques de la pourriture du collet et des chenilles carpophages (Fakhour, 2011). L'utilisation de variétés améliorées résistantes/tolérantes reste le moyen le plus efficace pour réduire les pertes subies par les petits producteurs et pour protéger l’environnement des effets néfastes liés à l’utilisation des pesticides de synthèse. Listes des références bibliographiques : Rapporter au moins 10 références récentes relatives à la thématique de l’axe Abderabihi M, et al. 2015: Evaluation de la fertilité des sols pour une rationalisation de la fertilisation des cultures. Rapport. Ahirwar RM., Banerjee S. and Gupta MP. 2009. Insect pest management in sesame crop by intercropping system. Annals of Plant Protection Sciences, 17(1): 225-226. 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Melatonin increased maize (Zea mays L.) seedling drought tolerance by alleviating drought-induced photosynthetic inhibition and oxidative damage. ActaPhysiologiaePlantarum 38, 1–13. 1.2.3 Justification du projet (intérêt et originalité) Présenter les conditions qui mènent à l’identification de la problématique à traiter et la capacité du projet à donner des solutions (durables) à la lumière des orientations stratégiques (1.2.1) et de l’état de l’art (1.2.2) tout en décrivant comment le projet complète les autres initiatives. La sécheresse était toujours présente dans l'histoire du Maroc. Son importance en tant qu'élément structurel du climat du pays a augmenté au cours des dernières décennies, avec une réduction nette des précipitations et une tendance à la hausse des températures, dues au phénomène du changement climatique. Dans ce sens, la productivité de la culture du colza, adaptée aux conditions marocaines, se trouve affectée par les différents stress abiotiques liées au changement climatique, notamment la sécheresse et les hautes températures de plus en plus fréquentes. Par conséquent, il existe un réel besoin de sélectionner et développer des variétés de colza plus résistantes ou, du moins, plus tolérantes à la sécheresse et à la chaleur que les variétés existantes. La diversification et l'adoption d'un large éventail de tels cultivars, performants et adaptés aux différentes zones agroclimatiques marocaines, sont d'une importance cruciale pour faire face aux méfaits du changement climatique et pour améliorer la sécurité alimentaire en huiles végétales de table dans notre pays. Cependant, avant de pouvoir sélectionner et développer les variétés tolérantes, il est nécessaire de bien comprendre et cerner les mécanismes impliqués dans l’adaptation du colza aux conditions stressantes, notamment celles liées à la sécheresse durant la phase de floraison. La mise en évidence de ces mécanismes, à travers une étude sous conditions contrôlées en serre, aidera à identifier des indices et critères de sélection associés à la tolérance du colza au stress hydrique pendant le stade de floraison à même d’utiliser dans le programme d’amélioration du colza au Maroc. Les indices de sélection recherchés sont d’ordre morphologique, physiologique, agronomique et biochimique. Par ailleurs, malgré l’importance de la fertilisation d’une manière générale dans l’amélioration des productions végétales, l’usage de cette technique reste faible au niveau du Maroc ; à peine une exploitation sur deux a recours à l’usage des engrais. En plus de la faiblesse d’utilisation des engrais, les études sur la fertilisation et les recommandations qui devaient en découler sont peu nombreuses et éparses. La disponibilité de l’azote est un facteur clé pour le rendement chez le colza. Pour compenser la faible efficience de transfert de l’azote des organes végétatifs vers les tissus reproducteurs, une fertilisation minérale élevée est apportée. Néanmoins, un excès d’azote pèse sur les coûts de production et risque de provoquer des effets cumulatifs éventuelles : évolution des stocks d’azote dans le sol et émissions vers les nappes phréatiques (nitrates) ou l’atmosphère (ammoniaque, protoxyde d’azote). Plusieurs études ont montré que l’efficience d’utilisation d’azote chez le colza est faible. Les graines accumulent une faible quantité d’azote par rapport à celle absorbée par la plante au cours de son cycle de développement. Ainsi, l’investigation de la dose optimale d’azote à apporter et de la variété la plus efficiente dans l’utilisation de l’azote semble être un créneau de recherche très important pour contribuer au développement de la culture du colza au Maroc. Concernant la culture du sésame, elle a toujours été une composante importante de l'agriculture dans la plaine du Tadla et constitue par conséquent l’un des produits phare de la région. Cette culture trouve sa place dans l’assolement comme culture dérobée après les céréales. Dans ce contexte, l’amélioration variétale pour l’amélioration du rendement passe par un processus de sélection de variétés adaptées aux conditions climatiques et tolérante aux différents déprédateurs de la culture. Toutefois, l’attaque des insectes ravageurs constitue l’une des contraintes majeures qui affectent le niveau des rendements obtenus. Ainsi, dans les programmes d’amélioration ou d’introduction variétales, la composante résistance ou tolérance aux attaques d’insectes ravageurs doit être prise en considération. Dans le Tadla, une étude antérieure sur l’incidence des principaux bio-agresseurs sur la culture du sésame montre que la moyenne des capsules attaquées par les larves de lépidoptères Helicoverpa sp. et Antigastra sp. peuvent atteindre en moyenne 28.3% en absence d’intervention chimique. Ces chenilles, constituent les principaux ravageurs qui s’attaquent aux graines à l’intérieur des gousses. Les attaques de champignons telluriques causant la pourriture du collet sont souvent observées dans certaines parcelles. Les attaques sont attribuées à Phytophtora sp. et se traduisent par un flétrissement total des plantes. A la récolte, le taux des plants infectés est évalué à 3% en moyenne dont la moitié des infections conduit au flétrissement total de la plante avant la maturité des capsules (Fakhour, 2011). Au Maroc, les recherches sur cette filière visent essentiellement la sélection de variétés et/ou lignées de bonne qualité technologiques et adaptées aux différentes conditions climatiques. Ces études n’ont jamais intégrées l’aspect résistance/tolérance de ces lignées par rapport aux bio-agresseurs de la culture. A travers ce projet, les travaux vont permettre tout d’abord de dresser la liste exhaustive des insectes et maladies associés au sésame, d’estimer les pertes dus aux différents ravageurs et maladies et de cribler la résistance chez les lignées mutantes de sésame récemment développées par l’INRA (CRRA de Meknès). Les essais seront conduits en milieu réel et sous conditions contrôlées au niveau de deux agrosystèmes (Tadla et Saïs). Les différences entre les lignées seront évaluées sur la base de l’importance des dommages causés aux différents organes de la plantes avec un intérêt particulier aux gousses qui constituent une composante essentielle du rendement en graines.
  Atlas
    
  Results
    
Code Type Result Name Leader Co-leader Activities Commodity View
Cultures Oléagineuse.AXE2.RES11 Gestion intégrée des mauvaises herbes de colza est assurée Mariam ELHARSAL Abdelghani Nabloussi 2
Cultures Oléagineuse.AXE2.RES12 Conduite technique du soja en dérobé est optimisée Kenza Sadiki 2
Cultures Oléagineuse.AXE2.RES4 Les indices de sélection pour la tolérance du colza à la sécheresse sont identifiés Rajaa kettani Abdelghani Nabloussi 2
Cultures Oléagineuse.AXE2.RES5 La fertilisation azotée optimale du colza et la variété la plus efficiente sont connues Khalid Daoui Abdelghani Nabloussi 2
Cultures Oléagineuse.AXE2.RES6 Une à deux lignées mutantes de sésame résistantes/tolérantes aux maladies et ravageurs sont identifées Samir Fakhour 2
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