Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., 2007. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Uppsala universitet, 2008. / Härtill 3 uppsatser.

La androgénesis es un proceso experimental que permite la obtención de líneas puras doble haploides a través de embriogénesis o callogénesis inducida partiendo, en la mayoría de los casos, del gametófito masculino (polen bicelular joven) o en la mayoría de los casos, su precursor, la microspora. Desde una perspectiva biotecnológica, esta posibilidad adquiere gran relevancia, pues las líneas puras son la base del proceso de obtención de semilla híbrida, y este proceso permite reducir a una sola generación, las 8 o 9 generalmente necesarias en el caso de utilizar métodos de mejora genética clásica para obtener las líneas puras. En la presente Tesis Doctoral se aborda el estudio de la inducción de androgénesis aplicando en paralelo dos abordajes: uno básico, mediante el estudio de factores que influyen y cambios que tienen lugar en la microspora al ser inducida, y uno aplicado, orientado a mejorar la eficiencia de inducción en especies recalcitrantes. El estudio se lleva a cabo en tres especies: la colza (Brassica napus), utilizada como sistema modelo para el estudio básico, y dos recalcitrantes, tomate (Solanum Lycopersicum), y berenjena (Solanum melongena). En resumen, mediante los estudios planteados en esta Tesis, se pretende conocer mejor algunos de los procesos de la androgénesis mediante su estudio en especies modelo como la colza, y recalcitrantes como el tomate. Además se pretende mejorar la eficiencia de la obtención de doble haploides en berenjena, desarrollando un método eficiente de cultivo de microsporas aisladas de berenjena. / Corral Martínez, P. (2013). Obtención de doble haploides en especies de interés agronómico: análisis de agentes y mecanismos celulares implicados en la inducción androgénica en berenjena, colza y tomate [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31643 / TESIS

La pollution de l’environnement est un problème croissant à l’échelle mondiale. La phytoremédiation est une technique in situ qui utilise les plantes et les micro-organismes qui leur sont associés pour extraire, dégrader ou immobiliser les contaminants environnementaux. Il s’agit d’une méthode moins coûteuse et moins nocive pour l’environnement que les autres techniques de restauration conventionnelles. Le cuivre est un élément trace (ET) souvent trouvé dans les friches industrielles ; il est peu mobile en raison de sa forte liaison avec la matière organique et les particules d’argile. Lorsqu’il est présent en excès, il est nocif pour la flore et la faune. Nous avons mené une expérience en conteneurs impliquant deux espèces distinctes, Brassica napus L., une plante agricole cultivée en grande quantité au Canada et Salix nigra 'S05', une espèce ligneuse à croissance rapide originaire du sud-est du Canada qui ont été cultivées ensemble ou séparément. Le but était de comparer leur potentiel de phytoremédiation de sol contaminé avec du cuivre suivant différentes concentrations. Pour les deux espèces, le cuivre était présent en plus grande quantité dans les racines. Nous avons constaté que la polyculture, en plus de produire le plus de biomasse en général, permettrait la stabilisation et l’extraction maximale de Cu et que l’arrachage de la plante entière serait le moyen le plus efficace d’assurer l’élimination maximale de Cu du sol. De nouvelles expériences devront être effectuées, car le déracinement des plantes présente de nouveaux défis et de nombreux autres facteurs doivent être étudiés et pris en considération. / Environmental pollution is a growing problem on a global scale. Phytoremediation, an approach that uses plants and their associated microorganisms to extract, degrade or immobilise environmental contaminants, is cheaper and less harmful to the environment compared to other conventional remediation techniques such as excavation. Furthermore, phytoremediation can help restore the ecological integrity of an ecosystem and allows for the revegetation of the sites. Copper is a trace element (TE) often found in brownfields which has a low mobility partly due to its strong bond with organic matter and clay particles. When present in excess, Cu is harmful to both flora and fauna. We experimented with two distinct species, B. napus L., an crop species which is grown in large quantities in Canada and S. nigra ‘S05’, a fast-growing woody species native to south eastern Canada in order to compare their phytoremediation potential in various levels of copper-contaminated soil when grown together or in monoculture. For both species, the copper was present in greater quantities in the roots as expected. We observed that the polyculture, in addition to producing the most overall biomass, would allow for the maximum stabilization and extraction of Cu of all treatments and that the removal of the entire plant would be the most efficient way of ensuring Cu removal from the soil. Further experiments will have to be done since the uprooting of plants would present new challenges and multiple other factors would have to be studied and taken into consideration.

- Ph.D. thesis - Milan Urban, 2017 In some years, the agricultural production of oilseed rape, an important crop in the Czech Republic, is - besides biotic stress - facing the problem of damage caused by frost or drought. Together with special attention paid to proteins revealing responses between crop genotypes with differential abiotic stress tolerance levels we reviewed possible applications of proteomic results in crop breeding programs aimed at an improvement of crop stress tolerance (paper 1). For first original result, cold temperature was imposed upon non-vernalized plants in the stage of leaf rosette. The article (paper 2) shows a significant correlation between frost tolerance (FT), dehydrin (DHN) accumulation, and photosynthetic acclimation in five cultivars (cvs). Newly, the specific DHN D97 was shown to accumulate and other DHNs were shown to have qualitative differences in accumulation. These results imply that proper FT assessment is based on rapid photosynthetic acclimation together with higher accumulation of protective compounds. Drought stress (paper 3) was imposed in the water- demanding stem prolongation phase before flowering, because late-spring drought before and during flowering decreases the yield and seed quality significantly. This paper newly describes two water-uptake...

Nitrogen (N) is a central nutrient in cropping systems. However, a considerable N fraction is lost through runoffs and leaching with detrimental consequences for environment and controversial effects on human health. Increasing the plant N uptake by optimizing the degree of root branching for exploring a larger soil volume in search of the mobile nitrate resource may contribute to limit soil leaching and subsequently to rely more efficiently on the soil mineralization and fertilizer inputs. Rapeseed (Brassica napus L.) is a major oil crop that highly depends on N fertilization. This doctoral thesis aims at exploring the diversity of root morphology in recently selected cultivars and in a large set of rapeseed inbred lines, and at understanding the genetic control on root morphology and how it is impacted by N nutrition.Firstly, a panel of twenty-eight European recently selected cultivars of winter oilseed rape were tested in laboratory and field conditions. Upon hydroponic culture, these hybrids showed a great diversity for biomass production and root morphological traits. Differences in root and shoot dry biomasses and lateral root length were mainly explained by the genotype, while differences in primary root length by the nutrition. The cultivars were tested in a pluriannual field trial. The observed variation for yield and seed quality traits attributed to the genotype was more important than the year or the genotype x year interaction effects. The total root length measured in laboratory could predict the proportion of nitrogen taken-up from the field and reallocated to the seeds. The genetic interrelationship between cultivars, established with polymorphic markers, indicated a very narrow genetic base. Positive correlations were found between the genetic distance measures, root morphological trait distances during nitrogen depletion conditions, and agronomic performance. Secondly, three cultivars previously selected from a root morphology screen at a young developmental stage were field tested with two nitrogen applications. The purpose was to examine the relationship between root morphology and Nitrogen Uptake Efficiency (NUpE) and to test the predictiveness of canopy optical indices for seed quality and yield. A tube-rhizotron system was used to incorporate below-ground root growth information. One-meter length clear tubes were installed in soil at an angle of 45°. The root development was followed with a camera at key growth stages in autumn (leaf development) and spring (stem elongation and flowering). Autumn was a critical time window to observe the root development and exploration in deeper horizons (36-48 cm) was faster without any fertilization treatment. Analysis of the rhizotron images was challenging and it was not possible to clearly discriminate between cultivars. Canopy reflectance and leaf optical indices were measured with proximal sensors. The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) was a positive indicator of biomass and seed yield while the Nitrogen Balance Index (NBI) was a positive indicator of above-ground biomass N concentration at flowering and seed N concentration at harvest.Thirdly, the natural variability offered by a diversity set of 392 inbred lines was screened to apprehend the genetic control of root morphology in rapeseed and how it is impacted by nitrogen nutrition. Seedlings grew hydroponically with low (0.2 mM) or elevated (5 mM) nitrate supplies. Low nitrate supply triggered the primary root and lateral root growth, while elevated supply promoted shoot biomass production. A considerable variation degree in the root morphological traits was observed across the diversity set, and there was no trade-off between abundant lateral root branching and shoot biomass production. Root traits were mainly dependent on the genotype and highly heritable. A genome wide association study identified some genomic regions associated with biomass production and root morphological traits. A total of fifty-nine QTLs were identified and thirty of them were integrated into seven clusters on chromosomes A01 and C07. Some candidate genes were identified with Arabidopsis orthologs related to root growth and development, nitrogen nutrition or hormone regulation.This study provides promising routes for redesigning the root system architecture by uncovering nitrogen-interactive genomic regions shaping root morphology. A perspective is to develop genetic markers associated with root morphological traits that could be used for assisted breeding. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les champignons de la rhizosphère ont une grande influence sur le développement et la croissance des plantes. Certains de ces micro-organismes protègent les plantes contre les pathogènes, atténuent l'impact des stress abiotiques ou facilitent la nutrition des plantes. Ces organismes s'influencent mutuellement et forment des réseaux complexes d'interactions. Déterminer le fonctionnement du microbiome fongique de la rhizosphère des plantes cultivées est une étape nécessaire pour optimiser l'efficacité de la production végétale. Nous avons testé les hypothèses suivantes : (1) la diversification des systèmes de culture influe sur le microbiome fongique de la rhizosphère du canola; (2) le canola a un core microbiome, soit un ensemble de champignons toujours associés au canola quelles que soit les conditions du milieu; et (3) que certains de ces taxons ont une influence déterminante sur la structure des communautés (taxons nodaux) dans le core microbiome. Pour ce faire, en 2013 et 2016, nous avons échantillonné à la floraison, la phase de canola (Brassica napus) du système de culture, qui est l'un des deux types de canola (Roundup Ready® et Liberty Link®), utilisés dans le cadre d'une expérience de terrain à long terme (6 ans). Lacombe (Alberta), Lethbridge (Alberta) et Scott (Saskatchewan). En utilisant le séquençage d’amplicon par illumina, nous avons obtenus des résultats qui montrent que la diversification des cultures a un impact significatif sur la structure des communautés fongiques de la rhizosphère. Nous avons également découvert et décrit un core microbiome constitué de 47 OTU (Unité Taxonomique Opérationnelle) en 2013 et identifié Preussia funiculata, Schizothecium sp., Mortierella sp., Nectria sp. ainsi que deux taxons inconnus (OTU12 et OTU298) comme taxons nodaux parmi ce core microbiome. Cependant ce core microbiome s’est montré variable, et nous n’avons pu identifier qu’un OTU y appartenant en 2016 : Olpidium Brassicae. Nos résultats permettent de confirmer l’impact de la diversité culturale sur le microbiome fongique du canola et sont présentés comme une base pour le développement de stratégies d'ingénierie écologique pour l'amélioration de la production de canola. / The fungi in the rhizosphere have a large influence on plant development and growth. Some of these micro-organisms protect plants against pathogens, mitigate the impact of abiotic stress, or facilitate plant nutrition. These organisms influence each other and form complex webs of interactions. Deciphering the structure and function of the fungal microbiome of crop plant rhizosphere is a necessary step toward optimizing the efficiency of plant production. We tested the hypotheses that (1) the diversification of cropping systems influences the fungal microbiome of canola rhizosphere, (2) canola has a fungal core microbiome, i.e. a set of fungi that are always associated with canola, and (3) that some taxa have a determining influence on the structure of the communities (hub-taxa) within the core microbiome. In 2013 and 2016 we used the canola (Brassica napus) phase of five cropping system at blooming stage, from the less to the most diversified, that included one of two types of canola (Roundup Ready® and Liberty Link®), in an existing long-term (6 years) field experiment. The experiment has a randomized complete block design with four blocks, and is replicated at three locations: Lacombe (Alberta), Lethbridge (Alberta) and Scott (Saskatchewan). Our results show that crop diversification has significant impact on the structure of rhizosphere fungal communities. We also discover and described a canola core microbiome made of 47 OTUs in 2013 and identified Preussia funiculata, Schizothecium sp., Mortierella sp., Nectria sp. and two other unidentified taxa (OTU12 and OTU298) as the hub-taxa among this core. However this core microbiome was variable and could identify only one member in 2016 : Olpidium brassicae. Our results confirmed the effect of crop diversification upon the fungal microbiome of canola and are presented as a basis for the development of ecological engineering strategies for the improvement of canola production.

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Les insectes contribuent à la pollinisation de 70% des espèces cultivées aujourd’hui à travers le monde. Avec l’intensification de l’agriculture au début du XXème siècle, les agriculteurs se sont mis à introduire des colonies d’abeilles mellifères dans leurs cultures entomophiles pour assurer le service de pollinisation. Avec la reconnaissance croissante du rôle majeur joué par les insectes sauvages dans la pollinisation des cultures, le concept de pollinisation intégrée des cultures a récemment vu le jour, encourageant à combiner insectes pollinisateurs introduits et sauvages en adaptant les pratiques agricoles pour assurer une pollinisation durable des cultures. Mais l’introduction d’insectes pollinisateurs d’élevage est une pratique encore très empirique qui manque de références techniques pour pouvoir être mise en œuvre avec précision. L’objectif général de cette thèse était de fournir des éléments pour mettre au point une méthode objective pour définir la charge en unités opérationnelles d’abeilles mellifères à introduire par unité de surface de culture cible pour complémenter la faune pollinisatrice sauvage pour que la pollinisation ne soit pas un facteur de production limitant.Nous avons travaillé sur une lignée mâle fertile et une lignée mâle stérile de colza (Brassica napus L.), les productions de semence hybride dépendant entièrement des insectes pour la pollinisation chez cette espèce. Nous avons pu déterminer (i) le nombre minimum de grains de pollen viables devant être déposés par stigmate pour que la grenaison puisse être complète en fonction de la température, (ii) la durée après anthèse pendant laquelle le pollen doit être déposé sur le stigmate pour que la grenaison puisse être complète en fonction de la température, (iii) la durée pendant laquelle une fleur sécrète du nectar en fonction de la température pour chacune des deux lignées, et (iv) la vitesse de cette sécrétion nectarifère en fonction de la température pour chacune des deux lignées. Nous avons également validé une méthode d’évaluation rapide de la taille des cheptels d’abeilles mellifères introduits dans les cultures entomophiles, couramment utilisée dans certains pays, en tenant compte de la température.A partir de ces éléments, nous avons proposé d’introduire les concepts d’offre et de demande en pollinisation d’une culture cible, afin de quantifier les déficits de pollinisation et le nombre d’insectes pollinisateurs à introduire pour compléter ces déficits. Ces premiers éléments fournissent une base pour construire un modèle mécaniste de gestion intégrée de la pollinisation, pour prédire le nombre d’insectes pollinisateurs à introduire dans une culture étant donné son contexte climatique, paysager et variétal. / Insects contribute to the pollination of 70% of the species cultivated today around the world. With the agriculture intensification in the early twentieth century, farmers began to introduce honey bees colonies into their entomophilous crops to provide pollination service. With the growing recognition of the major role played by wild insects in crop pollination, the concept of integrated crop pollination recently emerged, encouraging the combination of introduced and wild pollinating insects by adapting agricultural practices to ensure sustainable pollination of crops. But the introduction of managed pollinating insects is still an empirical practice that lacks technical references to be implemented with precision. The general objective of this thesis was to provide elements to develop an objective method to define the operational unit load of honey bees to be introduced per unit area of target crop to complement wild pollinating fauna so that pollination is not a limiting factor for production.We worked on a male fertile and a male sterile oilseed rape (Brassica napus L.) lines, hybrid seed productions being entirely dependent on insects for pollination in this species. We were able to determine (i) the minimum number of viable pollen grains to be deposited on stigma so that seed set was complete depending on the temperature, (ii) the duration after anthesis during which the pollen must be deposited on the stigma so that seed set was complete depending on the temperature, (iii) the length of time a flower secretes nectar as a function of temperature for each of the two lines, and (iv) the rate of this nectar secretion as a function of temperature for each of the two lines. We also validated a method for rapid assessment of the size of honey bee stocking rate introduced into entomophilous crops, commonly used in some countries, taking into account temperature.From these elements, we proposed to introduce the concepts of supply and demand in pollination of a target crop, in order to quantify the pollination deficits and the number of pollinating insects to introduce to complete these deficits. These first elements provide a basis for constructing a mechanistic model of integrated pollination management, to predict the number of pollinating insects to be introduced into a crop given its climatic, landscape and varietal context.

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