Dalal Khalifé

Impacts des conditions d’irrigation et des variétés sur la composition moléculaire et isotopique (δD) des lipides de maïs

Dalal Khalifé1, J. Jacob1, Xavier Girard2, R. Boscardin1, Thierry Bordin2.

1 Institut des Sciences de la Terre d’Orléans, UMR 7327 du CNRS/Université d’Orléans/BRGM

2 Chambre d’Agriculture du Loiret

L’eau est une ressource indispensable à l’ensemble des espèces vivantes car elle a une fonction exclusive pour laquelle elle n’est pas substituable. L’accroissement démographique entrainant une expansion de la production agricole, ainsi que le réchauffement climatique, exercent une énorme pression sur cette ressource. D’ici 2050 de plus en plus de pays se trouverons en pénurie d’eau douce potable. L’agriculture représente à elle seule près de 70 % des volumes d’eau douce prélevés dans le monde (Journal du CNRS, septembre 2004). Par conséquent, à l’avenir, il faudra que l’utilisation de l’eau en agriculture soit contrôlée, de manière à ce qu’elle soit plus rationnelle et à ce que sa gestion soit améliorée.

La composition isotopique en hydrogène (δD) des lipides préservés dans les archives sédimentaires est utilisée comme indicateur des conditions paléo-hydrologiques car de nombreuses études ont montré que le δD des lipides des plantes photosynthétiques est directement lié à celui de l’eau utilisée par ces plantes lors de leur croissance (Sachse et al.,2012) Néanmoins, l’impact d’autres facteurs comme le stress hydrique ,l’évapotranspiration, le type de plante, la biosynthèse sur le δD des lipides des plantes demeurent peu compris à ce jour (Sachse et al.,2012). De plus, il existe peu de travaux, ou des résultats contradictoires, sur les variations de composition moléculaire des plantes en fonction du climat. Ainsi, dans des plantules de maïs soumis au polyéthylène-glycol, Douglas et Paleg (1981) n’ont pas observé de modification de la teneur en phospholipides ou d’acides gras des différents organes. Un traitement de sécheresse sur l’orge aboutit, selon Chetal et al. (1980), à une augmentation de la teneur en phospholipides des feuilles, résultat en contradiction avec les travaux de Hitz et al. (1981) sur la même plante.

Mieux comprendre comment le δD et la quantité des lipides peuvent refléter les conditions hydriques dans lesquelles la plante s’est développée permettrait d’avoir un moyen de contrôle sur l’utilisation de l’eau d’irrigation et ainsi gérer de manière durable la ressource en eau en agriculture. Notre approche, quantifier les concentrations et mesurer les valeurs de δD des acides carboxyliques de 36 plants de maïs correspondant à 9 variétés cultivées selon 4 modes d’irrigation par la Chambre d’Agriculture du Loiret, apporte des précisions sur la manière dont la composition moléculaire et isotopique en hydrogène des lipides peuvent refléter les conditions hydrologiques et si des différences existent entre les variétés de maïs.

La fraction acide de nos extraits est caractérisée par une composition moléculaire majoritairement constituée d’acides carboxyliques avec une longueur de chaîne comprise entre 16 et 18 carbones (nC16:0, nC18:2, nC18:1 et nC18:0) dont la concentration n’est pas impactée par les modalités d’irrigation et les variétés. Leurs valeurs de δD montrent une certaine répartition en fonction des modes d’irrigation, avec des valeurs plus élevées dans les deux modes représentant des stress hydriques.

La répartition des concentrations des autres acides carboxyliques moins abondants se résume à : ceux avec de longues chaînes de carbone se fait de manière identique, que ce soit en fonction des 4 modes d’irrigation utilisés pendant la culture ou en fonction des variétés de maïs. Par contre celles des acides à courtes chaîne de carbone, plus précisément nC9 et nC10 sont plus sensibles aux conditions d’irrigations, avec des concentrations plus élevées dans les modes 1 et 2 qui sont les modes les plus stressés.

Ces compositions moléculaires et isotopiques δD des acides carboxyliques sont impactées par les conditions d’irrigations et les variétés, néanmoins certains facteurs comme la faible intensité du stress hydrique appliqué ou encore le mode d’échantillonnage des grains étudiés affaiblissent les signaux de ces marqueurs des conditions hydrologiques.

Références

Barraqué, B., Pumain, D., Mattei, M.F., Données Urbaines, Environnement et société 25 (2001) 12-15.

Chetal S.,Wagle,D.S, Nainawate, H.S, Phytochem., 21(1982) 51-53.

Douglas, T.J., L.G., Paleg,, J. Exp. Bot. 32(1981), 499-508.

Hitz, W.D., D. Rhodes, A.D. Hanson, Plant Physiol. 68 (1981) 814-822.

Sachse, D., Billault, I., Bowen, G.J., ANNU REV EARTH PL SC. 40(2012), 221-24.

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