Für die montanen Regionen kontinental Südostasiens (Südwest China, Laos, Kambodscha, Myanmar, Nordost Thailand, Nordwest Vietnam) gibt es nur wenig Informationen über die organische Bodensubstanz (OBS) und ihre Beeinflussung durch Landnutzung, Bewirtschaftung und biophysikalische Eigenschaften. Zum Beispiel ist trotz großflächiger Entwaldung zu Gunsten von Kautschukplantagen der Einfluss dieser Landnutzungsänderung auf OBS Vorräte kaum bekannt. Auch wurde der Einfluss der Terrassierung, wie sie für den Kautschukanbau in montanen Regionen üblich ist, auf die Dynamik der OBS bislang nicht untersucht. Des Weiteren liegen nur begrenzt Informationen über die räumliche Verteilung von OBS Vorräten und die Rolle potentieller Regulationsfaktoren wie Landnutzung, Vegetation, Bodentextur und Topographie vor. Die vorliegende Arbeit zielte auf die genannten Wissenslücken und präsentiert in diesem Kontext drei Studien aus der montanen Region Xishuangannas, Süd Yunnan, China. In den ersten beiden, in einer tropischen Landschaft durchgeführten Studien, habe ich die Änderung des OBS Vorrats durch 1) die Umwandlung von Sekundärwald in Kautschukplantagen und 2) durch den Bau von Terrassen, quantifiziert. Um in der ersten Studie Landnutzungseffekte auf die OBS-Vorräte zu quantifizieren, habe ich den Ansatz der unechten Zeitreihe (space-for-time substitution) genutzt. Ich habe 11 terrassierte Kautschukplantagen im Alter von 5 bis 46 Jahren sowie sieben Sekundärwaldparzellen untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Umwandlung von Sekundärwald in Kautschukplantagen eine Abnahme der OBS Vorräte von 37.4 Mg C ha-1 im Bereich bis zu einer Tiefe von 1.2 m hervorrief; diese Abnahme entsprach 19% des ursprünglichen OBS Vorrats im Sekundärwald. Im Oberboden nahm der OBS Vorrat exponentiell ab; in den ersten 5 Jahren nach der Landnutzungsänderung war die Abnahme am stärksten, nach ca. 20 Jahren hat sich ein Gleichgewicht eingestellt. Der mittlere OBS-Verlust von 37.4 Mg C ha-1 war viel höher als literaturbasierte Schätzwerte für Änderungen der oberirdischen Kohlenstoffvorräte, welche zwischen einem Verlust von 18 Mg C ha-1 und einer Steigerung von 8 Mg C ha-1 liegen. Im Gegensatz zur IPCC tier 1-Methode, die davon ausgeht, dass OBS Vorratsänderungen bei einer Umwandlung von Wald zu Kautschuk gleich 0 sind, zeigen meine Ergebnisse, dass OBS-Verluste in Betracht gezogen werden müssen, um potentiell große Fehler bei der Schätzung von Kohlenstoffflüssen von Ökosystemen zu vermeiden. Terrassierte Kautschukplantage bestehen aus schmalen Terrassen mit einer Baumreihe, die sich mit ursprünglichen geneigten Flächen abwechseln. Bei der Konstruktion der Terrassen wird Boden vom Hang abgetragen, und so eine innere Kante der Terrasse entsteht (Entnahmebereich); der entfernte Boden wird dann auf den Hang unterhalb der Grabungsfläche aufgehäuft und bildet die äußere Kante der Terrasse (Ablagebereich). Die zweite Studie untersucht den Einfluss der Terrassierung auf OBS Vorräte in 5, 29 und 44 Jahre alten Plantagen. In jeder Plantage habe ich die Terrassen systematisch in den verschiedenen Bodenverteilungszonen beprobt, die ursprünglichen Hangflächen zwischen den Terrassen diente als Referenz. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass die Terrassierung die OBS Vorräte der 5 Jahre alten Plantage nicht beeinflusst hat. In den 29 und 44 Jahre alten Plantagen wurden jedoch in 0-1.2 m Tiefe höhere OBS Vorräte auf den Terrassen als auf den Referenzflächen beobachtet. Der positive Effekt der Terrassierung auf die OBS Vorräte in den beiden älteren Plantagen wurde auf die Erholung des OBS Vorrats im freiliegenden Oberboden des Entnahmebereichs, und die teilweise Erhaltung von OBS im begrabenen Boden des Ablagebereichs erklärt. Die Erholung der OBS Vorräte im Entnahmebereichen konnte durch die Aufnahme neuer OBS des freiliegenden Unterbodens in Form von Wurzeln und Laubfall sowie durch die Sedimentation von erodiertem Oberbodenmaterial des Oberhangs erklärt werden. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass Terrassierung die Verluste von OBS verringern kann; ohne die Anlage von Terrassen könnte der Verlust von OBS durch die Umwandlung von Wald zu Kautschukplantagen größer sein. In der dritten Studie, durchgeführt in einer subtropischen Landschaft, habe ich die aktuellen OBS Vorräte pro dominanter Landnutzung quantifiziert und die Beziehungen zwischen OBS und Landnutzung, sowie Vegetation, Bodentextur und Topographie untersucht. In einem 10.000 Hektar großen Gebiet habe ich 28 ein Hektar große Probeflächen in Wäldern mit geschlossenem und offenem Kronendach, Teeplantagen und Buschland ausgewählt. Die OBS-Vorräte in einer Tiefe von 0-0.9 m waren unter den höchsten der Region: 228.6 ± 19.7 (SE) Mg C ha-1 in Wäldern mit geschlossenem Kronendach, 200.4 ± 15.5 Mg C ha-1 in Wäldern mit offenem Kronendach, 197.5 ± 25.9 Mg C ha-1 in Teeplantagen und 236.2 ± 13.7 Mg C ha-1 im Buschland. OBS Konzentrationen und Vorräte unterschieden sich nicht signifikant zwischen den Landnutzungstypen. Mehr als 50% der gesamten Varianz der OBS wurde innerhalb der ein Hektar großen Flächen beobachtet und war abhängig von der Variabilität der Grundfläche der Bäume, Kohlenstoffvorrat der Streuauflage und der Geländeneigung. Diese Ergebnisse illustrieren die Bedeutung lokaler Prozesse auf die Variabilität von OBS Vorräten in einer montanen Landschaft. Die Ergebnisse aller drei hier vorgestellten Studien tragen zu einem besseren Verständnis von OBS Vorräten und deren Dynamik in einer schnellen Änderungsprozessen ausgesetzten Region bei. Darüber hinaus bilden sie eine potentielle Grundlage für weitere Studien über Änderungen von Ökosystemdienstleistungen in montanen Regionen des kontinentalen Südostasiens.

Orientador: Mario Luiz Teixeira de Moraes / Resumo: O objetivo principal do trabalho foi o de quantificar a variabilidade genética em progênies de seringueira fundamentando-se na avaliação de caracteres quantitativos e na caracterização molecular do tipo microssatélites (SSR). A primeira população do estudo é originária da floresta primária de Rio Branco- Acre (população selvagem-PS), e a outra, trata-se de uma população, originada de matrizes clonais (população melhorada-PM). Encontram-se instaladas na forma de teste de progênies na Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira/UNESP (FEPE), localizada em Selvíria, MS. Para as duas populações foram avaliados os seguintes caracteres silviculturais de crescimento, altura (ALT), altura comercial (AC), diâmetro médio de copa (DMC), forma do fuste (FOR), perímetro do caule (PAP e P50) e produção de borracha seca (PBS), aos oito (PM) e 23 (PS) anos de idade. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, compostos por 31 famílias, quatro repetições e parcelas lineares de 10 plantas, no espaçamento de 3 x 3 m (PM). Para PS o delineamento experimental foi de blocos causalizados com 37 famílias distribuídas em três repetições, de forma desbalanceada com no máximo 10 plantas por progênies no espaçamento de 5 x 3 m (PS). As estimativas dos parâmetros genéticos foram feitas utilizando-se a metodologia de modelo linear misto univariado aditivo REML/BLUP e ganhos na seleção pelo método índice multiefeitos (IME). O DNA genômico foi e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main objective of this work is to quantify the genetic variability in progenies of rubber tree, based on the quantitative characterization and the molecular characterization of the microsatellite type (SSR). The first population of the study originated in the primary forest of Rio Branco-Acre (wild population-PS), and the other population is a population originated from clonal matrices (improved population-PM). They are installed as progeny tests at the Teaching, Research and Extension Farm, That belongs to Engeneering College of the Julio Mesquita Filho State University of São Paulo, In Selvira, State of South Mato Grosso Brazil. For the two populations, the following silvicultural characteristics of growth, height (ALT), commercial height (AC), average crown diameter (DMC), stem shape (FOR), stem perimeter (PAP and P50) and dry rubber yield (PBS) at eight (PM) and 23 (PS) years old. The experimental design consisted of randomized blocks, composed of 31 families, four replications and linear plots of 10 plants, spaced 3 x 3 m (MP). For PS the experimental design was of causalized blocks with 37 families distributed in three replications, unbalanced with a maximum of 10 plants per progeny in the spacing of 5 x 3 m (PS). Estimates of the genetic parameters were made using the mixed linear univariate model (REML / BLUP) methodology and gains in selection by multi-effects index (MEI). Genomic DNA was extracted, quantified and genotyped for the two study populations. The anal... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Cecília Luzia Dourado (douradocl.cl@gmail.com) on 2017-05-23T14:32:39Z No. of bitstreams: 1 Cecília_Dourado_Tese_final.pdf: 2809054 bytes, checksum: 3b7bae6fc7d04f1ab484508fc4a7496d (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-23T18:22:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dourado_cl_dr_ilha.pdf: 2809054 bytes, checksum: 3b7bae6fc7d04f1ab484508fc4a7496d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T18:22:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dourado_cl_dr_ilha.pdf: 2809054 bytes, checksum: 3b7bae6fc7d04f1ab484508fc4a7496d (MD5) Previous issue date: 2016-11-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O objetivo principal do trabalho foi o de quantificar a variabilidade genética em progênies de seringueira fundamentando-se na avaliação de caracteres quantitativos e na caracterização molecular do tipo microssatélites (SSR). A primeira população do estudo é originária da floresta primária de Rio Branco- Acre (população selvagem-PS), e a outra, trata-se de uma população, originada de matrizes clonais (população melhorada-PM). Encontram-se instaladas na forma de teste de progênies na Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira/UNESP (FEPE), localizada em Selvíria, MS. Para as duas populações foram avaliados os seguintes caracteres silviculturais de crescimento, altura (ALT), altura comercial (AC), diâmetro médio de copa (DMC), forma do fuste (FOR), perímetro do caule (PAP e P50) e produção de borracha seca (PBS), aos oito (PM) e 23 (PS) anos de idade. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, compostos por 31 famílias, quatro repetições e parcelas lineares de 10 plantas, no espaçamento de 3 x 3 m (PM). Para PS o delineamento experimental foi de blocos causalizados com 37 famílias distribuídas em três repetições, de forma desbalanceada com no máximo 10 plantas por progênies no espaçamento de 5 x 3 m (PS). As estimativas dos parâmetros genéticos foram feitas utilizando-se a metodologia de modelo linear misto univariado aditivo REML/BLUP e ganhos na seleção pelo método índice multiefeitos (IME). O DNA genômico foi extraído, quantificado e genotipado para as duas populações de estudo. As análises do sistema de reprodução e diversidade foram baseadas no modelo misto de reprodução e modelo de cruzamentos correlacionados. Foram detectadas diferenças significativas pelo teste da razão de verossimilhança na análise de deviance das procedências para os caracteres, diâmetro médio de copa (DMC), perímetro a 50 cm do solo (P50), perímetro a 1,30m do solo (PAP) e produção de borracha seca (PBS), para PM. Para população selvagem foram significativos, os caracteres ALT, DMC, P50 e PAP. Os caracteres que apresentaram maior magnitude para as herdabilidades foram a PBS, para população melhorada e PAP, PBS para a população selvagem, com herdabilidades acima de 60%. As estratégias de seleção de 50%, 40% e 22% dos indivíduos para o caractere PBS e PAP utilizando o índice multiefeitos revelaram de altos e baixos ganhos na seleção as duas populações. Para PM foi mais indicado a estratégia de seleção entre e dentro e para PS a seleção individual. Os ganhos obtidos na seleção foram de 54% para o caráter PBS na população melhorada e de 0,46% para o caráter PAP para população selvagem. A heterozigosidade observada foi de 0,839 a 0,747 para adultos e de 0,425 a 0,399 para as progênies, para as duas populações estudas. A taxa de cruzamento multiloco ( ) variou de 0,726 (PM) a 0,798 (PS), indicando que grande parte das sementes foram originadas por cruzamentos, mas houve presença de autofecundação, caracterizado por um sistema de reprodução misto. A endogamia apresentada foi gerada por cruzamentos correlacionados e não por autofecundação. Devido ao ao tamanho efetivo (Ne) menor que 4, resultou na necessidade de coletar-se sementes para fins de conservação genética, recuperação ambiental e melhoramento florestal de pelo menos 94 e 89 árvores, para PM e PS respectivamente. / The main objective of this work is to quantify the genetic variability in progenies of rubber tree, based on the quantitative characterization and the molecular characterization of the microsatellite type (SSR). The first population of the study originated in the primary forest of Rio Branco-Acre (wild population-PS), and the other population is a population originated from clonal matrices (improved population-PM). They are installed as progeny tests at the Teaching, Research and Extension Farm, That belongs to Engeneering College of the Julio Mesquita Filho State University of São Paulo, In Selvira, State of South Mato Grosso Brazil. For the two populations, the following silvicultural characteristics of growth, height (ALT), commercial height (AC), average crown diameter (DMC), stem shape (FOR), stem perimeter (PAP and P50) and dry rubber yield (PBS) at eight (PM) and 23 (PS) years old. The experimental design consisted of randomized blocks, composed of 31 families, four replications and linear plots of 10 plants, spaced 3 x 3 m (MP). For PS the experimental design was of causalized blocks with 37 families distributed in three replications, unbalanced with a maximum of 10 plants per progeny in the spacing of 5 x 3 m (PS). Estimates of the genetic parameters were made using the mixed linear univariate model (REML / BLUP) methodology and gains in selection by multi-effects index (MEI). Genomic DNA was extracted, quantified and genotyped for the two study populations. The analyzes of the breeding and diversity system were based on the mixed breeding model and correlated crosses model. Significant differences were detected by the likelihood ratio test in the deviance analysis for the characters, mean crown diameter (DMC), stem perimeter at 50 cm from soil (P50), stem perimeter at 1,30m from soil (PAP) and dry rubber yield (PBS) for PM. For wild populations were significant, the characters ALT, DMC, P50 and PAP. The characters that presented the greatest magnitude for the heritabilities were PBS, for improved population and PAP, PBS for the wild population, with heritabilities above 60%. The selection strategies of 50%, 40% and 22% of individuals for the PBS and PAP using the multi-effects index revealed high and low gains in the selection of the two populations. For PM it was more indicated the strategy of selection between and within and for PS the individual selection. The gains obtained in the selection were 54% for the PBS character in the improved population and 0,46% for the PAP character for the wild population. The observed heterozygosity was 0,839 to 0,747 for adults and 0,425 to 0,399 for the progenies, for the two populations studied. The multilocus crossing rate ( ) varied from 0,726 (MP) to 0,798 (PS), indicating that most of the seeds originated by crosses, but there was a presence of self-fertilization, characterized by a mixed mating system.The presented inbreeding was generated by correlated crosses and not by self-fertilization. Due to the effective size (Ne) of less than 4, it resulted in the need to collect seeds for purposes of genetic conservation, environmental recovery and forest improvement of at least 94 and 89 trees, for PM and PS respectively. / FAPESP: 2013/03074-5

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-13Bitstream added on 2014-06-13T18:59:28Z : No. of bitstreams: 1 martins_glm_me_ilha.pdf: 735133 bytes, checksum: 3e385a063ebd68567119ca3d8ec748d8 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi estudar a distribuição espacial e desenvolver um plano de amostragem seqüencial para os ácaros Calacarus heveae Feres e Tenuipalpus heveae Baker, na cultura da seringueira. Para isso, a área experimental, com 1000 plantas do clone RRIM 600, foi dividida em 100 parcelas de dez plantas cada uma. As amostragens foram realizadas de dezembro de 2007 a junho de 2008 em intervalos de aproximadamente dez dias. Em cada data foram amostradas duas plantas por parcela, coletando-se de cada uma, uma extremidade de ramo com aproximadamente 30 cm de comprimento. No laboratório, os ácaros foram avaliados com o uso de lupa de bolso de 20X de aumento, em seis folíolos por parcela, sendo três de cada ramo. A contagem de C. heveae foi realizada em duas áreas de 1 cm2 na página superior dos folíolos. Para T. heveae a contagem foi realizada em duas áreas de 1 cm2 na página inferior dos folíolos, sendo uma sobre a nervura principal e outra sobre a nervura lateral. Para medir a distribuição espacial foram calculados os índices de dispersão: razão variância média (I), índice de Morisita ( d I ), coeficiente de Green (Cx) e expoente k da distribuição Binomial Negativa. O plano de amostragem seqüencial foi desenvolvido de acordo com o Teste Seqüencial da Razão de Verossimilhança (TSRV). Foi pré-estabelecido o valor de 0,10 para e que representam o Erro Tipo I e Erro Tipo II, respectivamente. O nível de controle adotado foi de 17% de infestação para C. heveae e 39% de infestação para T. heveae. Foi determinada a Curva Característica de Operação [CO(p)] e a Curva do Tamanho Máximo Esperado de Amostra [Ep(n)]. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que C. heveae e T. heveae apresentam distribuição agregada na cultura da seringueira, se ajustando ao modelo de distribuição Binomial Negativa. No plano de amostragem seqüencial de C. heveae foram... / The objective of this work was to study the spatial distribution and developing a sequential sampling plan for the mites Calacarus heveae Feres and Tenuipalpus heveae Baker on rubber tree crop. For this reason, the experimental area, with 1000 plants of RRIM 600 clone, was divided into 100 plots of ten plants each. Samples were taken from December 2007 to June of 2008 at intervals of about ten days. On each date were sampled two plants per plot, capturing of each, one end of class with about 30 cm in length. In the laboratory, the mites were evaluated using a magnifying glass, pocket of 20X to increase in six leaves per plot, three of each branch. The counting of C. heveae was conducted in two areas of 1 cm2 in the upper leaflets. For T. heveae the counting was done in two areas of 1 cm2 in the lower leaflets, one on the main vein and one vein on the side. To measure the spatial distribution were calculated rates of dispersal: variance/mean relationship (I), index of Morisita (I ), coefficient of Green (Cx) and k exponent of negative binomial distribution. The sequential sampling plan was developed in accordance with the Sequential Test of the Likelihood Ratio (TSRV). First was pre-established value of 0.10 for and representing the Error Type I and Type II error, respectively. The level of control adopted was 17% of infestation for C. heveae and 39% of infestation for T. heveae. It was determined the Operation Characteristic Curves [CO(p)] and Curve of the High Expected Sample Size [Ep(n)]. These results and as the indices of distribution used was found that C. heveae and T. heveae present distribution of rubber tree crop in the aggregate, is adjusting to the Negative Binomial distribution model. For the sequential sampling plan of C. heveae were obtained two lines: an upper (S1 = 17,0106 + 2,0949 N), from which control is recommended, and another lower (S0 = -17,0106 + 2,0949 N), until... (Complete abstract click electronic access below)

Les jasmonates et l'éthylène sont d'importants signaux de régulation du développement des plantes et de réponse aux stress biotiques et abiotiques. La production de jasmonates est induite à la suite d'une blessure mécanique ou des agents pathogènes. L'acide jasmonique et l'éthylène agissent en synergie sur l'activation de l'expression des gènes de défense tels que PDF1.2. Le Facteur de Réponse à l'Ethylène 1 (ERF1) est un intégrateur clé de ces signaux hormonaux chez Arabidopsis. ERF1 appartient à la superfamille des facteurs de transcription AP2/ERF, lesquels jouent un rôle crucial dans le développement et la réponse aux stress. Hevea brasiliensis est la seule source commerciale de caoutchouc naturel, lequel est synthétisé dans les cellules laticifères. Le latex s'écoule du tronc des hévéas après la saignée. L'éthéphon, un générateur d'éthylène, est un stimulant exogène adopté largement dans les plantations d'hévéa pour améliorer la production de latex en prolongeant l'écoulement de latex et en stimulant le métabolisme des cellules requis pour la régénération du latex. Les jasmonates sont aussi impliqués dans la formation des laticifères. Etant donné l'implication de l'éthylène et de l'acide jasmonique dans la réponse coordonnée à la saignée et à la stimulation par l'éthéphon chez Hevea brasiliensis, leur interaction est supposée jouer un rôle important dans la production de latex.L'objectif de cette thèse est de découvrir les régulateurs clés de l'interaction entre la blessure, le jasmonate et l'éthylène chez Hevea brasiliensis. A travers l'analyse de l'expression de 25 gènes impliqués dans les voies de transduction du jasmonate, de l'éthylène et dans le métabolisme cellulaire, nous avons montré que des voies de réponse dépendantes et indépendantes à l'éthylène et au jasmonate coexistent chez Hevea brasiliensis. La régulation temporelle influence aussi l'expression des gènes. L'étude s'est alors focalisée sur les facteurs de transcription de la superfamille des AP2/ERF. A partir de bases de données de séquences transcriptomiques de différents tissus obtenu par pyroséquençage, 173 membres AP2/ERF ont été identifiés chez Hevea brasiliensis. Cette superfamille est divisée en 3 familles majeures : AP2, ERF et RAV. Soixante six membres sont exprimés dans le latex ce qui suggère qu'ils ont une fonction importante dans le métabolisme des laticifères. En plus du microARN 172 connu pour cibler les transcrits AP2/ERF, six autres microARNs ont été prédits pour inhiber les transcrits de cette superfamille. L'identification de l'orthologue à AtERF1 a été aussi menée chez Hevea brasiliensis. L'expression de 14 gènes HbERF du groupe IX a été étudiée en réponse à la blessure, au méthyl jasmonate et à l'éthylène. L'accumulation relative des transcrits est remarquable pour trois gènes : HbERF-IXc4, HbERF-IXc5 et HbERF-IXc6. Ces gènes candidats ont été caractérisés pour la localisation subcellulaire et la trans-activation du promoteur du gène PDF1.2. La fusion traductionnelle HbERF-IXc4::GFP a révélé que HbERF-IXc4 code pour une protéine nucléaire comme les facteurs de transcription. Le HbERF-IXc5 induit la plus forte activation du promoteur du gene PDF1.2 qui est un gène de défense induit fortement par AtERF1 et ORA59. Ces résultats suggèrent que HbERF-IXc5 est l'orthologue à AtERF1 chez Hevea brasiliensis, lequel est impliqué dans la communication des voies de signalisation de l'éthylène et du jasmonate. L'identification des transcrits AP2/ERF chez Hevea brasiliensis, et la caractérisation des ERFs du groupe IX apportent les bases générales pour étudier la régulation moléculaire de la production de latex en réponse aux stress et de la différentiation des cellules laticifères. Nos résultats suggèrent que HbERF-IXc5 est un intégrateur essentiel des voies de signalisation éthylène et jasmonate chez Hevea brasiliensis. / Jasmonates and ethylene are important signals in regulating the plant development and metabolism, and in response to biotic and abiotic stresses. Production of jasmonates is induced by mechanical wounding and pathogens. Jasmonic acid and ethylene are synergistically required to activate the expression of some defence related genes such as PDF1.2. Ethylene Response Factor 1 (ERF1) was demonstrated as a key integrator in the signal interaction in Arabidopsis. ERF1 belongs to AP2/ERF transcription factors superfamily, which plays a crucial role in plant development and response to biotic and abiotic stresses. Hevea brasiliensis is the sole source of natural rubber, which is synthesized in latex cells. Latex is expelled out after tapping the soft bark. Ethephon, an ethylene releaser, is an exogenous stimulant adopted widely in the rubber plantation for improving latex yield by prolonging latex flow and by stimulating the metabolism required for the latex regeneration. Jasmonates are also involved in the laticifer formation. Given the involvement of ethylene and jasmonic acid in the coordinated response to tapping and ethephon stimulation in Hevea brasiliensis, their interaction is considered to play an important role in latex production. The objective of this thesis is aiming to discover the key regulators in the interaction of wounding, jasmonate and ethylene in Hevea brasiliensis. Through the expression analysis on one group of 25 genes involved in the jasmonate and ethylene and cellular metabolism, we discovered that jasmonate and ethylene dependent and independent response coexist in Hevea brasiliensis. Temporal regulation can also have an influence on the gene expression. We then focused the study on the AP2/ERF transcription factor superfamily. Based on new generation of sequencing data, we identified 173 AP2/ERF members from several Hevea brasiliensis transcripts libraries. This superfamily is divided into 3 major families: AP2, ERF and RAV. Sixty six members are expressed in latex which may indicate that they have an important function in the latex metabolism. In addition to the microRNA 172, which is known to target AP2/ERF transcripts, six other microRNAs were predicted to inhibit transcripts of this superfamily. The identification of the AtERF1 orthologous gene was further conducted in Hevea brasiliensis. Expression analysis of 14 HbERF genes from the group IX was studied in response to wounding, methyl jasmonate and ethylene. A remarkable relative transcript accumulation was observed for genes HbERF-IXc4, HbERF-IXc5 and HbERF-IXc6. These candidate genes were further analysed for subcellular localization and trans-activation of the promoter of the PDF1.2 gene. The translational fusion HbERF-IXc4::GFP revealed that HbERF-IXc4 encoded a nuclear targeted protein like transcription factor. The HbERF-IXc5 was shown to mediate the activation of the PDF1.2 promoter, which is a defence gene dramatically induced by AtERF1 and ORA59. For that reason, HbERF-IXc5 is suggested to be AtERF1 ortholog gene in Hevea brasiliensis, which is at the crosstalk of jasmonic acid and ethylene signalling pathways. This identification of the Hevea brasiliensis AP2/ERF transcripts and the characterization of the ERF group IX provide general basis for studying the molecular regulation of both latex production in response to abiotic stresses and differentiation of latex cells. Our results suggested that the HbERF-IXc5 is an essential integrator of the jasmonic acid and ethylene signalling pathways in Hevea.

No description available.

L'hévéa est un arbre qui revêt un fort intérêt à l'échelle mondiale. Il représente la seule source de caoutchouc naturel commercialement exploitée. La demande grandissante de cette matière première a conduit à l'initiation de nombreuses recherches visant à augmenter la production de latex. La biosynthèse du caoutchouc à partir du saccharose se déroule dans le cytoplasme (latex) des cellules laticifères, hétérotrophes et dépourvues de plasmodesmes, les cellules laticifères disposeraient d'un équipement membranaire de transporteurs actifs spécifiques, afin de répondre à leurs besoins importants en photoassimilats.Toutefois, le rôle de ces transporteurs dans la physiologie des cellules laticifères n'a jamais été élucidé. Ce travail propose la première étude moléculaire des co-transporteurs H+ / sucres solubles et H+ / polyol (quebrachitol) au sein des cellules laticifères, en relation aves la production de latex. Ce travail a permis l'identification des premiers co-transpoteurs de saccharose d'hexoses et de polyols chez l'hévéa. Dix gènes de trasporteurs ont été clonés dans les cellules laticifères : 7 transporteurs putatifs de saccharose (HbSUT1A, HbSUT B, HbSUT2A, HbSUT2B, HbSUT2C, HbSUT4, HbSUT5), 1 transporteur putatif d'hexoses (HbHXT1) et 2 transporteurs putatifs de polyols (HbPLT1, HbPLT2). Ensuite les caractérisations physiologiques et moléculaires fines de ces transporteurs ont permis la mise en evidence du rôle potentiel et complémentaire de HbSUT1B, HbHXT1et HbPLT2 dans la production de latex, HbSUT1B et HbHXT1 seraient impliqués dans la régulation de la régénération du latex, alors que HbPLT2 interviendrait dans le contrôle de l'écoulement. Ces trois gènes sont proposés en tant que marqueurs moléculaires potentiels de production.

Hevea brasiliensis est cultivé pour le caoutchouc naturel contenu dans le latex. Une exploitation intensive combinée aux stress environnementaux affectent la production de latex. L'encoche sèche ou Tapping Panel Dryness (TPD) est déclenché par un désordre physiologique complexe au sein des laticifères. Il est responsable d'une perte annuelle de production de 10 à 40% en fonction de l'âge de la plantation et des clones d'hévéa utilisés Le stress oxydatif, point de départ de la maladie, affecte l'écoulement, par la coagulation in situ des particules du caoutchouc. Chez les plantes, la réponse adaptative aux stress abiotiques dépend de la finesse de la régulation de l'expression des gènes. Ce contrôle se fait au niveau transcriptionnel mais également au niveau post-transcriptionnel. Les micro-ARNs jouent un rôle crucial en menant les ARN messagers cibles à la dégradation ou au blocage de leur traduction L'objectif de cette thèse est de comprendre et d'identifier la régulation du stress oxydatif en étudiant l'implication des micro-ARNs en réponse aux stress abiotiques et suite à l'apparition du TPD chez l'hévéa. L'isolement et le séquençage à haut débit de petits-ARNs ont permis l'identification de micro-ARNs d'hévéa. Dans un premier temps, une banque de petits ARNs a été effectuée à partir de vitroplants soumis ou non à des stress abiotiques, à laquelle s'est ajoutée dans un second temps deux banques fabriquées à partir de latex d'arbres en exploitation atteints ou non par le TPD. L'analyse de la population de petits ARNs montre une diminution de la taille des séquences en réponse à la maladie, la majorité des séquences de petits ARNs de latex étant de 21 nucléotides chez les arbres malades et 24 nucléotides chez les arbres sains. En combinant le pipeline LeARN et les données transcriptomiques, soixante huit familles de micro-ARNs conservés entre les espèces et quinze nouvelles familles de micro-ARNs ont été identifiées chez l'hévéa. Les gènes codant pour la voie de biogenèse des micro-ARNs sont présents dans le latex, suggérant leur production dans ce compartiment cellulaire particulier. L'identification des séquences de trente précurseurs de micro-ARNs ont permis d'étudier l'expression des gènes MIR en réponse aux stress abiotiques et en réponse au TPD. Les gènes MIR étudiés sont différentiellement exprimés chez des hévéas immatures en réponse au stress abiotiques et aux traitements par l'éthylène et le méthyl-jasmonate. L'abondance relative de transcrits des gènes MIR est fortement réduite par le TPD dès 5% de longueur d'encoche sèche à l'exception d'un gène.Les cibles potentielles des 83 familles de micro-ARNs ont été prédites. Ces micro-ARNs sont impliqués dans les voies de détoxication des espèces activées de l'oxygène, dans les voies de biosynthèse du caoutchouc naturel, dans les voies de biosynthèse et de signalisation de l'éthylène et du jasmonate. Trois cibles ont été validées expérimentalement dont la CuZnSOD chloroplastique, enzyme importante du système antioxydant. / Hevea brasiliensis is cultivated for natural rubber produced in latex cells. Intensive harvesting systems combined with environmental cues affect latex production. The Tapping Panel Dryness (TPD), a complex physiological disorder, causes a loss of production of 10-40%. Oxidative stress, starting point of the disease, affect latex flow because of in situ coagulation of rubber particles. In plants, the adaptation to abiotic stress relies on the fine tuning of the gene expression at the transcriptional and post-transcriptional levels. MicroRNAs play a crucial roles leading to mRNAs degradation or repression of their translation.The aim of this thesis is to understand and identify the regulation of the oxidative stress by studying the involvement of microRNAs in the regulation of abiotic stress and TPD occurrence in Hevea. Isolation and high-throughput sequencing of small RNAs allowed identifying Hevea microRNAs. Firstly, a small RNA library was constructed from in vitro plantlets subjected or not to abiotic stress, and secondly, two others small RNA libraries were constructed with latex from healthy and TPD-affected trees. Analyses of the small RNA population showed a decrease in the size of the reads in response to TPD, the majority of the small RNAs from latex being 21 nucleotides in TPD-affected trees and 24 nucleotides in healthy trees. Combining the LeARN pipeline and transcriptomic data, sixty eight microRNAs families conserved between plant species and fifteen new families were identified in Hevea. Genes involved in microRNA biogenesis are present in latex suggesting their production in this particular cellular compartment. Identification of thirty precursors of microRNAs allowed the expression analyses of the corresponding MIR genes in response to abiotic stress and upon TPD occurrence. MIR genes are differentially expressed in young plants in response to abiotic stress and in response to ethylene and methyl jasmonate treatments. Moreover, relative transcript abundance of MIR genes is strongly repressed upon TPD occurrence a soon as 5% of dry cut length except for one MIR gene.Putative targets were predicted for the 83 families. MicroRNAs are involved in ROS detoxification, natural rubber biosynthesis, ethylene and jasmonate biosynthesis and signalling pathways. Three targets were experimentally validated including the chloroplastic isoform of CuZnSOD, which is an important enzyme of the ROS-scavenging system.

Pour d'évidentes raisons agronomiques et environnementales, être en mesure de concevoir et mettre en place des systèmes de culture dans lesquels les plantes accèdent aux ressources de manière optimale revêt une importance cruciale pour tous les intervenants impliqués dans la production agricole. Les techniques d'intensification telles que la mise en place de cultures d'inter-rang et l'agro-foresterie visent à accroître la productivité globale des terres tout en assurant la durabilité des agro-écosystèmes, via une optimisation de l'utilisation des ressources environnementales (lumière, eau et nutriments) par les plantes et une préservation des cycles géochimiques. En théorie, les moyens d'atteindre ces objectifs sont nombreux mais en pratique, les interactions souterraines sont complexes et difficiles à mesurer, de sorte que les progrès réalisés dans la conception d'agro-écosystèmes améliorés et durables demeurent modestes. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail a été d'évaluer, au travers de mesures racinaires detaillées en rhizotron et au champ, les effets des cultures d'inter-rang sur la croissance des jeunes hévéas. La dynamique des interactions souterraines a été étudiée, tant au niveau de la racine individuelle qu'à celui du système racinaire entier, sur la base, notamment, de descriptions numériques détaillées. Une telle approche a permis de proposer, en outre, une voie novatrice pour l'analyse de la dynamique racinaire à l'echelle du systeme racinaire entier, à savoir l'analyse des trajectoires de croissance. Dans le cas de l'association maïs-hévéa, les expérimentations en rhizotron ont permis de mettre en evidence que les interactions souterraines entre ces deux plantes peuvent induire des modifications de la croissance de leurs racines, à la fois à l'échelle de la racine individuelle et à celle du système racinaire entier. Toutefois, une telle coordination des dynamiques racinaires des plantes associées n'a pas pu être confirmée dans le cas des traitements manioc-hévéa et arachide- hévéa. Les expérimentations au terrain ont fourni, de manière assez prévisible, une image complexe des interactions souterraines entre hévéa et cultures d'inter-rang. Toutefois, un premier résultat obtenu par le biais de la mise en place de 'pièges à racines' dans un traitement niébé-hévéa, a été de montrer que ces deux plantes n'avaient pas un comportement compétitif marqué l'une vis-à-vis de l'autre. Il est également apparu que les hévéas paraissent 'investir' dans des racines 'coûteuses', car de faible longueur spécifique, probablement pour assurer une certaine durabilité de ces organes, tandis que les cultures d'inter-rang favorisent l'allocation des assimilâts vers des racines de longueur spécifique élevée, de construction moins 'coûteuses', probablement en réponse a un impératif de croissance plus rapide (suggéré par les taux d'élongation racinaire mesurés au cours des expérimentations en rhizotron). Enfin, excepté le cas du manioc, l'introduction de cultures d'inter-rang telles que le maïs et l'arachide n'a pas eu d'impact significatif sur le développement des jeunes hévéas, comme en attestent l'évolution de leur circonférence, hauteur et développement foliaire. Ce résultat de terrain est compatible avec les résultats des expérimentations en rhizotron qui n'ont démontré aucun effet inhibiteur des cultures d'inter-rang sur le développement de la partie aérienne des hévéas. Bien que les travaux présentés dans ce rapport, ne permettent pas, à eux seuls de conclure de manière définitive sur la façon dont les espèces cultivées en association peuvent se compléter mutuellement sur le plan fonctionnel, ils apportent des éléments de réponse préliminaires à cette question complexe ainsi que des méthodes permettant de les obtenir. Au total, ce travail représente donc une contribution à la conception des agro-écosystèmes durables qui deviennent de plus en plus indispensables dans le contexte d'une demande mondiale croissante en produits alimentaires et matières premières. En outre, certains des résultats obtenus dans le cadre de cette thèse ouvrent des perspectives pour des recherches plus approfondies, avec une finalité agronomique appliquée

Les variations de transpiration totale sous contraintes hydriques, à la fois atmosphérique et édaphique, sont étudiées pour des arbres matures d'Hevea brasiliensis (clone RRIM600) dans une zone limitée en eau du Nord-Est de la Thaïlande. Les variations sont analysées et comparées entre une sécheresse transitoire en saison des pluies et la sécheresse saisonnière caractérisée par des fluctuations de la surface foliaire (sénescence foliaire, chute des feuilles and re-feuillaison) et de la croissance racinaire en profondeur. Les réponses physiologiques sont analysées dans le cadre d'un modèle hydraulique simple appelé "RER_ET0". Ce modèle est principalement basé sur une valeur critique du potentiel hydrique foliaire (ψcrit) et sur les réponses, de la conductivité hydraulique totale de l'arbre (gL) et du potentiel hydrique de base (ψpredawn), à la disponibilité en eau du sol (REW). Une estimation précise et en continue de la transpiration totale des arbres durant une année complète était une mesure clé de cette étude avec des mesures concomitantes des conditions environnementales et du potentiel hydrique foliaire (ψLeaf). Nous avons appliqué la méthode à dissipation thermique transitoire (TTD) développée par Do et Rocheteau (2002b) qui a plusieurs avantages mais n'avait pas été testée sur bois d'hévéa. La méthode TTD a été calibrée en laboratoire sur des segments de branches d'Hevea brasiliensis et de deux autres espèces (Mangifera indica and Citrus maxima). Les résultats fournissent une calibration linéaire unique indépendante des espèces étudiées (R² = 0.88, n = 276, P<0.0001). Une comparaison en plantation via un bilan hydrique du sol en saison sèche valide les ordres de grandeurs de transpiration ainsi estimés par les flux de sève. Les résultats démontrent une remarquable saturation de la transpiration au dessus d'un certain seuil d'évapotranspiration de référence (ET0), environ 2.2 mm day-1, indépendamment de la disponibilité en eau du sol (REW). Ensuite, le dessèchement du sol en saison des pluies provoque une chute marquée de la transpiration en dessous d'un seuil de 50% du REW dans l'horizon de surface du sol, ce qui correspond à ψpredawn autour de -0.45 MPa. La transpiration est réduite de 40% à REW 0.3 et 80% à REW 0.1. La valeur minimale de potentiel hydrique foliaire (ψminimum) en journée ensoleillée ne décroit pas en fonction du dessèchement du sol mais est stable autour de -1.95 MPa ce qui suggère un comportement iso-hydrique. La décroissance de la transpiration est essentiellement liée à la variation de gL. Les résultats durant la sécheresse saisonnière montrent étonnamment que les principes du modèle à limitation hydraulique tiennent malgré les variations de phénologie et de surface foliaire. De plus, les variations phénologiques ont peu influencé sur les détails des paramètres et relations du modèle. Finalement, le cadre du simple modèle hydraulique a été suffisant pour décrire correctement les principales variations de transpiration de l'arbre sous contrainte hydrique édaphique comme climatique. Un comportement iso-hydrique des arbres matures étudiés est démontré à la fois par les résultats expérimentaux et la modélisation.