Ce projet avait pour but d’étudier la contribution respective des parties racinaires et aériennes de quatre espèces de cultures de couverture (CC) (seigle d’automne (Secale cereale L.), radis fourrager (Raphanus sativus L.), vesce commune (Vicia sativa L.) et pois fourrager (Pisum sativum L.)) implantées en dérobée durant l’automne sur la productivité d’un blé de printemps (Triticum aestivum L.) l’année subséquente. Durant les deux années de l’expérience, répétées sur deux sites adjacents (2016-2017 et 2017-2018) à la Station agronomique de l’Université Laval, située à Saint-Augustin-de-Desmaures (Qc), le contenu en azote (N) minéral du sol, la biomasse sèche et la concentration en N et en carbone (C) des parties racinaires et aériennes des CC ainsi que les rendements et le contenu en N du blé ont été déterminés. Parmi les CC étudiées, le radis et le pois sont les deux espèces qui ont produit la plus forte biomasse sèche totale (aérienne et racinaire) alors que c’est le radis qui a produit la biomasse racinaire la plus élevée. La vesce commune avait une concentration en N plus élevée que les autres espèces dans ses parties aériennes alors qu’elle avait une concentration en N similaire au radis et au pois dans ses racines. Au moment de la destruction du pois et de la vesce, le contenu en N minéral dans les 15 premiers cm du sol de ces espèces était plus élevé que celui du radis et du seigle. Le contenu en N minéral dans les 45 premiers cm du sol était significativement plus élevé au semis du blé dans les traitements d’incorporation des CC entières par rapport aux traitements d’incorporation des parties aériennes ou racinaires seules. En 2017, les rendements du blé étaient plus élevés suite à l’incorporation des CC entières que suite à l’incorporation des parties aériennes ou racinaires seules.

Québec Université Laval, Bibliothèque 2013

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L'évolution des pratiques agricoles vers des systèmes moins intensifs nécessite d'évaluer rapidement la capacité des nouvelles variétés à valoriser ces systèmes pour des conditions pédoclimatiques variées. Les expérimentations traditionnellement réalisées dans cet objectif offrent une réponse souvent partielle, car les gammes explorées sont limitées par rapport à celles rencontrées dans la pratique agricole, et trop lente par rapport au renouvellement rapide des variétés en blé tendre. Pour accélérer cette étape d'évaluation des variétés, il est possible de s'appuyer sur de nouveaux types d'outils prévisionnels. Le travail présenté ici a pour objectif d'étudier la possibilité d'utiliser un modèle de culture pour analyser et prévoir le comportement variétal, dans une gamme d'environnements variés, pour des variétés existantes ou à créer. Nous nous sommes interrogés sur les adaptations nécessaires de ces outils pour prendre en compte le comportement variétal et nous avons proposé des pistes d'évaluation de la capacité de tels outils à choisir la variété la mieux adaptée aux conditions du milieu considéré. Les concepts et formalismes développés dans les modèles de culture en font des outils a priori pertinents pour l'évaluation et la prédiction du comportement variétal, les interactions entre la culture et le milieu étant simulées. Cependant, peu d'études se sont attachées à proposer des méthodologies d'estimation des paramètres génotypiques et d'évaluation de la capacité des modèles ajustés à rendre compte du comportement variétal. A partir d'un exemple de modèle de culture, Azodyn, intégrant dans son formalisme l'élaboration du rendement et de la teneur en protéines des grains, ainsi que les différents processus d'absorption et de transfert d'azote dans le système Sol-Plante, nous avons proposé une méthodologie d'identification et d'ajustement des paramètres génotypiques des modèles de culture, ainsi que différents critères d'évaluation de la capacité de ces modèles à rendre compte du comportement variétal. Nous avons dans un premier temps identifié, parmi tous les paramètres du modèle, ceux qui variaient en fonction du génotype, à partir d'expérimentations spécifiques, des acquis de la littérature et des connaissances d'experts. Nous avons identifié trois paramètres et trois variables d'entrée du modèle, variables entre génotypes, et susceptibles de représenter des marqueurs du comportement facilement accessibles aux différents utilisateurs de variétés. Les paramètres du modèle ont été ajustés pour un ensemble de quatorze génotypes par mesure directe de la valeur du paramètre dans des expérimentations spécifiques. Les effets des différents paramètres et variables d'entrée génotypiques sur les variations de la teneur en protéines des grains et du rendement ont été estimés par une analyse de sensibilité du modèle. Cette approche nous a permis d'identifier les principaux facteurs d'adaptation des variétés aux environnements, à savoir le poids de mille grains, les précocités à montaison et à floraison, et la capacité à fabriquer un nombre de grains élevé. Aucun paramètre spécifique à la nutrition azotée n'est apparu comme déterminant des sorties. Nous avons ensuite évalué la capacité du modèle à rendre compte du comportement des différents génotypes expérimentés sur 21 environnements, variant par la nature et l'intensité de facteurs limitants du rendement. Nous avons montré que, sur la base de ce faible nombre de paramètres variétaux, il était possible de rendre compte des niveaux moyens de rendements et de teneurs en protéines des grains des différents génotypes, pour des environnements variés. Nous avons également montré que le modèle de culture était un outil pertinent de prédiction du comportement des génotypes, que l'on s'intéresse à la stabilité des différents génotypes ou à leur classement pour différentes conditions de culture.

Le silicium (ou silice), sous forme d'acide silicique, est un élément reconnu pour son effet prophylactique contre divers agents pathogènes des plantes. Toutefois son utilisation est limitée par la faible solubilité et la polymérisation rapide de l'acide silicique. Afin d'en accroître la solubilité in planta, trois composés de dégradation du silicone, les polydiméthylsiloxanes, ont été évalués comme substituts à l'acide silicique. Bien que plus solubles, ces composés ont été peu absorbés par le blé et n'ont pu prévenir l'établissement du blanc. Ils ont également induit des symptômes de phytotoxicité assez sévères. Cette étude est la première à évaluer, sous conditions contrôlées, l'impact de dérivés de silicone sur la croissance des plantes. Selon nos résultats, ces composés sont peu intéressants pour stimuler les défenses des plantes et leur rejet dans l'environnement sur des terres agricoles devrait se faire avec précaution. / Soluble silicon in the form of silicic acid is well known for its prophylactic effect against fungal plant pathogens. However, its practical use is limited by the low solubility and rapid polymerization of silicic acid. In order to overcome these constraints, three degradation products of silicone. polydimethylsiloxanes, were evaluated as a substitute for silicic acid. Although more soluble, these compounds were poorly absorbed by the plant and could not prevent wheat powdery mildew infection under our experimental conditions. They also induced severe symptoms of phytotoxicity. This study is the first one to thoroughly assess under controlled conditions the effect of silicone-derived compounds on plant growth. Based on our results, these compounds do not appear to have any prophylatcic effect on plants and should further be monitored with care when released in the environment on agricultural lands.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Le but de ce travail était de mettre en évidence la production de composés antifongiques chez le blé (Triticum aestivum) infecté par le blanc (Blumeria graminis f. sp. tritici) en relation avec un traitement à la silice soluble (Si). À cette fin, trois objectifs ont été définis : (1) mise en évidence de la résistance du blé induite par la silice et de la production de composés antifongiques suite à l'élaboration des procédés d'extraction; (2) mise au point d'une méthode d'extraction et de purification à grande échelle de composés putativement impliqués dans la résistance, vérification de la fongitoxicité et identification structurale des composés purifiés; (3) étude de la cinétique de production des composés identifiés chez le blé dans les jours suivant l'infection afin d'établir une relation entre cette production et la résistance à la maladie. Il a été montré que, comparés aux plants témoins, les plants de blé traités à la silice présentaient une meilleure résistance au blanc. De surcroît et suite à des analyses en microscopie, cette résistance semblait liée à la production de composés antifongiques nouvellement formés. Pour l'étude de ces composés, la mise au point de différents procédés d'extraction a permis la purification et la caractérisation de l'acide 5,6-O-methyl frans-aconitique, un composé antifongique fortement induit par la silice en réponse à l'infection chez le blé. Des études complémentaires ont aussi mis en évidence la présence d'autres dérivés méthylés ou encore de la forme non méthylée de cet acide aconitique chez le blé. Dans le cadre de l'étude de la cinétique, alors que les formes non méthylées de l'acide aconitique se sont accumulées dans la plante saine au cours de sa croissance, la quantité d'acide aconitique a suivi un profil inverse chez les plants infectés par le blanc. Parallèlement à cette diminution des formes non méthylées, la concentration en formes méthylées a augmenté et cet effet était plus marqué chez les plants ayant reçu un traitement à la silice. Fort de ces résultats, l'hypothèse de l'utilisation de l'acide aconitique en tant que précurseur pour produire des formes méthylées antifongiques de l'acide aconitique a été formulée. Une corrélation a également été observée entre l'augmentation de ces formes antifongiques méthylées de l'acide aconitique et une meilleure résistance au blanc chez le blé. L'ensemble de ces travaux a ainsi démontré pour la première fois la production de formes méthylées de l'acide aconitique chez le blé en lien avec la résistance contre le blanc et le traitement prophylactique par la silice. / The main goal of this project was to highlight the production of antifungal compounds in wheat (Triticum aestivum) infected with the powdery mildew fungus (Blumeria graminis f. sp. tritici) in relation with a treatment with soluble silicon (Si). To this end, the objectives of this study were threefold: (1) to establish a link between examination of Si-induced wheat resistance and antifungal compounds production following extraction processes; (2) to develop a bulk extraction and purification procedure of compounds putatively involved in disease resistance in wheat and to determine the antifungal activity and structural identity of such compounds; (3) to conduct a kinetic study of identified compounds produced in wheat following the infection and establish how their production could relate to disease resistance. Our results consistently showed that Si-treated wheat plants displayed a better resistance against powdery mildew than control plants. Based on microscopic observations, this resistance appeared to be linked with the production of neo-synthesized antifungal compounds in wheat. In an effort to identify these compounds, different extraction processes were developed and tested which led to the purification and the characterization of 5,6- O-methyl frans-aconitic acid, an antifungal compound strongly induced by Si in response to infection in wheat. In addition, the presence of mono-methylated and non-methylated forms of aconitic acid in wheat was recorded. When studied over time, aconitic acid concentration increased steadily in healthy plants but decreased slightly in infected plants. Concomitant with this decrease, the concentration of methylated forms of aconitic acid augmented, a phenomenon more prevalent in Si-amended plants. This suggests that aconitic acid can act as a precursor to methylated antifungal forms. A relationship between the presence of methylated forms of aconitic acid and a higher resistance to powdery mildew in wheat was also observed.

"Le désherbage mécanique a connu un essor considérable dans les cultures céréalières au Québec. Toutefois, peu d'études ont documenté les effets des outils de désherbage sur les propriétés du sol. L'objectif général du projet est d'évaluer les impacts du désherbage mécanique à l'aide d'une herse-étrille et de la fertilisation sur les teneurs en azote (N) minéral du sol, le degré d'agrégation du sol et la productivité du blé panifiable. Les résultats démontrent que l'utilisation de la herse-étrille et la fertilisation entraînent des effets significatifs mais variables (immobilisation et faible minéralisation) sur les teneurs en NO₃ du sol et ont peu d'impact sur le degré d'agrégation du sol. Les passages répétés de la herse-étrille peuvent réduire le rendement du blé alors que les fertilisations minérale et organique ont amélioré les rendements et les teneurs en protéines du blé en comparaison avec un témoin non fertilisé."

L'objectif de ce projet était de déterminer l'effet de cinq engrais verts (mélange trèfle rouge/trèfle blanc, pois fourrager, moutarde blanche, radis huileux, avoine) et de leur période d'enfouissement à l'automne ou au printemps sur la nutrition azotée et les rendements d'une culture subséquente de blé sous les conditions du Québec. L'expérience a été répétée à deux reprises sur trois années (2011-2012 et 2012-2013) à deux stations expérimentales. Lors de tous les essais, l'engrais vert de trèfle rouge et trèfle blanc implanté en intercalaire d'une culture d'orge a été celui qui a produit le plus de biomasse, qui a accumulé le plus d'azote dans ses tissus et qui a permis d'augmenter significativement le rendement de la culture de blé subséquente. Le traitement d'enfouissement a eu peu d'effets significatifs et ces effets ne semblent pas liés à une influence sur la minéralisation des résidus d'engrais verts.

Cette thèse présente les résultats de l'étude de certains thèmes reliés aux négociations multilatérales dans le domaine de l'agriculture à l'Organisation mondiale du commerce (OMC). Le premier thème porte sur le comportement des entreprises commerciales étatiques en présence d'information incomplète. Le comportement de la Commission canadienne du blé (CCB) est analysé en formulant l'hypothèse de base selon laquelle elle dispose d'un avantage informationnel sur ses concurrents internationaux au moment de la fixation de son paiement initial aux producteurs canadiens. Cet instrument peut alors être utilisé comme mécanisme de signalisation. Dans un équilibre séparateur de ce jeu, le paiement initial est plus élevé qu'en information complète indiquant une production plus importante que l'effective. Une simulation numérique montre la valeur stratégique du paiement initial pour les producteurs de blé canadiens. Le deuxième sujet de recherche porte sur l'analyse de différents scénarios de libéralisation des échanges de produits agricoles et agroalimentaires. Un modèle de détermination des flux d'échanges bilatéraux est développé. Les produits transformés sont différenciés du point de vue des consommateurs tandis que les biens primaires/intermédiaires sont homogènes, bien que ne pouvant pas être substitués librement entre les différentes destinations. Le modèle tient également compte des liens verticaux qui existent entre les biens primaires/intermédiaires et les biens transformés. Une simulation numérique démontre qu'une « petite » économie ouverte gagne à soutenir un processus ambitieux de libéralisation des échanges. Ce modèle est appliqué aux échanges bilatéraux de bœuf (bien primaire) et de viande de bœuf (bien transformé). Une approche de type « double-hurdle » est utilisée pour estimer les paramètres structuraux reliés au commerce international des produits bovins. À la première étape, les firmes décident d'exporter ou non tandis que la deuxième étape corrige pour la contrainte de non-négativité des flux commerciaux. Les questions de consolidation des flux commerciaux d'anciens partenaires bilatéraux et de création de nouveaux courants d'échanges suite à des changements de politiques internes et commerciales sont analysées. Il est démontré que la libéralisation du commerce ne créera pas de nouveaux flux commerciaux pour les bovins vivants mais a le potentiel de créer de nouveaux courants d'échange de viande bovine pour les pays en développement. / This thesis presents a study of issues pertaining to agriculture in the current round of multilateral negotiations at the World Trade Organization (WTO). The first topic deals with the behaviour of state trading enterprises in the presence of incomplete information. We analyse the role of the initial payment of the Canadian Wheat Board (CWB). We formulate the assumption according to which, at the time of initial payment setting, the CWB has an informational advantage with respect to its international rivals. The initial payment can then be used as a signalling mechanism. In a separating equilibrium of this game, the initial payment is higher than in a complete information setting. A numerical simulation illustrates the strategic value of the initial payment for Canadian wheat producers. The second subject analyses different scenarios related to agri-food trade liberalization. A gravity-based model of bilateral trade flows is built. Processing firms produce differentiated products from the consumers' perspective, while primary/intermediates are assumed homogenous from the buyers' perspective. However, primary goods cannot be substituted freely across the different destinations. The model also considers vertical linkages between primary/intermediates and processed goods. A numerical simulation illustrates the role of the different structural parameters when liberalizing trade. The simulations show that a "small" open economy should pursue ambitious trade liberalization plans. This theoretical model is applied to cattle/beef bilateral trade flows. A double-hurdle procedure is used in which firms decide to export or not in the first stage, while the second stage corrects for censoring of trade flows. It is shown that trade liberalization is not likely to create new cattle trade partnerships while developing economies can expect to develop a certain number of new trade relationships for beef.

Le blé dur (Triticum durum Desf, BD), tout comme le blé tendre (Triticum aestivum L. em Thell, BT), est une céréale très touchée par la septoriose, une maladie foliaire causée par le champignon hémibiotrophe Zymoseptoria tritici. D'une part, ce présent travail a permis d'étudier l'interaction compatible du blé-Z. tritici. L'étude de l'interaction compatible chez les pathosystèmes BD/St-08-46 et BT/TO1193 a révélé l'induction des mêmes voies de défense chez les deux pathosystèmes étudiés mais avec différentes intensités. Ensuite, l'étude de l'interaction de Z. tritici avec un cultivar résistant de blé dur a mis en évidence l'association de résistance au champignon est liée à l'inhibition de la pénétration directe, la sporulation et l'activité des enzymes fongiques de dégradation des parois cellulaires de la plante (endo-β-1,4-xylanase, endo-β-1,3-glucanase et protéase). Ces derniers sembleraient être fortement liés à la sévérité de Z. tritici aussi bien chez le dur que le blé tendre. En plus, on a pu démontrer moyennant des analyses qRT-PCR l'intervention de plusieurs gènes dans la résistance du blé dur à la septoriose à savoir les gènes PR2 (β-1,3-glucanase), Chi 4 precursor (précurseur de chitinase de la classe IV), Pox (peroxydase), Msr (méthionine sulfoxide réductase) et Bsil1 (inhibiteur de protéases). D'autre part, le potentiel des stimulateurs de défenses naturelles de plantes (SDPs) à protéger aussi bien le blé dur que le blé tendre contre les maladies fongiques a été évalué. Trois extraits naturels dont les matières actives sont l'acide ascorbique (AA), des oligosaccharides de parois cellulaires de plantes (Oligos) et algue brune (Ascophyllum nodosum, A. nod) ont été testés pour la première fois sur le blé. Leur effet antifongique (direct) ainsi que l'effet inducteur des mécanismes de défense du blé (indirecte) ont été bien caractérisés moyennant des analyses moléculaires, biochimiques et cytologiques. En effet, seul l'AA a montré un effet direct sur la germination des spores et la croissance mycélienne du Z. tritici associé à l'induction des mécanismes de défense du blé. Par contre, les protections obtenues par l'Oligos et l'A. nod semblent être exclusivement liées à leurs propriétés inductrices de la défense qui ont permis de ralentir le développement du champignon ainsi que d'inhiber l'activité des CWDEs fongiques et la sporulation. D'ailleurs, il s'est avéré que les SDPs testés sembleraient agir sur les mêmes mécanismes de défense chez les deux espèces de blé. Ils pourraient induire l'activation (i) des protéines PR, (ii) les enzymes antioxidants (peroxydase et catalase), (iii) les protéines PAL et LOX (enzymes clés de la voie des phénylpropanoides et la voie des octadécanoides, respectivement) et (iv) l'accumulation des H₂O₂ et le dépôt des polyphénols au niveau des sites de pénétration du champignon, ont été mis en évidence. Egalement, ils pourraient emprunter les mêmes voies utilisées par le cultivar résistant Salim en réponse à l'infection par le champignon et pourraient même induire une réponse plus importante des gènes de défense du blé dur tels que les gènes PR2, Pox, Msr, ATPase et Bsil. De même, deux applications (préventif et curatif) des SDPs testés a révélé une protection intéressante contre la maladie associée, dans le cas de l'A. nod et des AA, à une augmentation de la teneur en chlorophylle et l'amélioration de la quantité et de la qualité du rendement du cultivar sensible Karim. Par contre, pour le cultivar résistant Salim l'application des SDPs semble être inutile. En conclusion, l'application des SDPs au bon stade et avec les bonnes concentrations sur des cultivars sensibles pourraient aboutir à des résultats d'efficacité et rendement similaires à celles des cultivars résistants. Ainsi, elle pourrait remplacer l'utilisation des cultivars résistants, surtout avec l'absence de cultivars complètement résistants disponibles pour l'agriculteur en Tunisie. / The durum wheat (Triticum durum Desf, DW) as well as the bread wheat (Triticum aestivum L. em Thell, BW) is strongly affected by septoria leaf blotch (STB) caused by the hemibiotrophic fungus Zymoseptoria tritici. First, the present work was used to study of the compatible interaction wheat-Z-tritici. The study of the compatible interaction among pathosystems BD/St-08-46 Z-tritici strain an BT/TO1193 Z-tritici strain revealed the induction of defense pathways in both studied pathosystems, but with slight differences. Then, the study of the interaction of Z. tritici with a resistant durum wheat cultivar showed the fungus resistance of association is related to the inhibition of the direct penetration, sporulation and the avtivity of the fungal enzymes degrading plant cell walls (endo-β-1,4-xylanase, endo-β-1,3-glucanase and protease). They seem to be strongly related to the severity of Z. tritici in both BW and DW. In addition, this study revealed the involvement of several genes in the resistance of DW against Z. tritici such as PR2 genes (β-1,3-glucanase), Chi 4 precursor (precursor of Class IV chitinase), Pox (peroxidase), Msr (methionine sulfoxide reductase) and Bsil (protease inhibitor). On the other hand, the potential of resistance inducers (RIs) to protect BW and DW against STB disease was evaluated. Three natural extracts based on ascorbic acid (AA), plant cell wall oligosaccharides (Oligos) and brown algae (Ascophyllum nodosum, A. nod.) were tested for the first time on wheat. Their antifungal effect (direct) and the effect of inducing wheat defense mechanisms (indirect) have been well characterized through molecular, biochemical and cytological. We recorded that only AA exhibited a direct effect on spore germination and hyphal growth of Z. tritici associated to the induction of wheat defense mechanisms. However, conferred protection by Oligos and A. nod appears to be exclusively related to their plant defense inducing properties witch promoted the decrease of fungal CWDE activities and sporulation. Moreover, tested SDPs seem to enhance same defense pathways in both wheat species. They could induce the activation of (i) PR proteins, (ii) the antioxidant enzymes (catalase and peroxidase), (iii) the protein PAL and LOX (key enzymes of the phenylpropanoid and octadecanoid pathways, respectively) and (iv) the cytological accumulation of H₂O₂ and polyphenols, were highlighted. Also, they seem to use same pathways involved in durum wheat resistance mecanisms and may even induce a higher response of defense-related genes as PR2, Pox, Msr, ATPase, and Bsil. In general, protection conferred by tested RIs seems to be dependent on their composition, but it remains constant whatever of the wheat species. Similarly, in filed tested RIs conferred as interesting protection against STB associated, in the case of the A. nod and AA, with increased chlorophyll content and improving yield quantity and quality of the susceptible cultivar Karim, while in the resistant cultivar Salim, the application of RIs seems to be useless. In conclusion, protection conferred by tested RIs seems to be dependent on their composition, but it remains constant whatever of the wheat species. The use of RIs may improve the resistance level and yield of susceptible cultivars in order to obtain similar results to the resistant cultivars. Thus, it could replace the use of resistant cultivars especially with the lack of completely resistant cultivars available to farmers in Tunisia.