La qualité de présentation d'une pomme de terre de consommation, Solanum tuberosum L., commercialisée en produit frais est devenue une exigence et un enjeu économique significatif dans les relations commerciales. Compte tenu du mode de reproduction par voie végétative de cette espèce, ces exigences sont également imposées au tubercule de semence. Organe de réserve et de propagation, le tubercule est produit sous terre, ce qui l'expose aux microorganismes telluriques et le rend potentiellement porteur d'altérations superficielles dont l'origine n'est pas encore clairement identifiée pour certaines d'entre elles. L'objectif de ce travail est de recenser et de caractériser ces altérations superficielles du tubercule et d'en déterminer les causes. Après l'établissement d'une nomenclature et d'une classification consensuelles des défauts observables sur tubercule, deux hypothèses ont été formulées et testées: (1) les défauts sont d'origine pathogène et/ou (2) ils résultent d'une réponse de la plante à des stress environnementaux. L'évaluation de la première hypothèse a mené à l'identification d'une grande diversité de microorganismes vivant à la surface des tubercules altérés. Leur pouvoir pathogène a été testé par une série de tests biologiques. Ceux-ci ont permis de reproduire les défauts sur des tubercules néoformés et de vérifier les postulats de Koch pour le champignon Rhizoctonia solani responsable de la formation de sclérotes. Pour bon nombre d'autres défauts visuels, aucune relation claire entre un microorganisme et une altération n'a pu être établie. Une étude de la structure des communautés microbiennes de la géocaulosphère de tubercules, altérés ou non, a démontré que les communautés fongiques et bactériennes se comportaient selon des dynamiques différentes au cours de la culture et en fonction de l'état sanitaire du tubercule de semence mais aucune relation de causalité n'a pu être mise en évidence. Il a par contre été noté une augmentation de la population de R. solani autour des tubercules altérés. La diversité des isolats d’origine française et européenne associés aux altérations des tubercules a donc été caractérisée. Elle révèle l'existence de relations phylogénétiques indépendantes de l'origine géographique et du cultivar hôte et suggère l'existence de d'événements génétiques fréquents et d'un brassage génétique entre les populations de R. solani. Le test de la seconde hypothèse a consisté à rechercher une implication potentielle de différents facteurs abiotiques dans la formation des altérations superficielles. L'analyse d'une enquête menée auprès d'agriculteurs a mis en évidence l'implication du pH, de certaines pratiques culturales, de la sensibilité de cultivars et de conditions météorologiques particulières dans l'occurrence de certains défauts. Ce travail a permis de clarifier la nomenclature des altérations, de confirmer l'implication de R. solani dans l'apparition de certaines d'entre elles et d'envisager de nouvelles hypothèses quant à la formation de défauts suite à une réponse de la plante à un stress environnemental. Ainsi, une voie a été ouverte vers la résolution de la problématique posée par toute une filière professionnelle, responsable de la mise en marché d'un produit frais de grande consommation, et répondant aux exigences du marché en matière de présentation, qualité culinaire et, mode de production respectueux de l'environnement. / The visual quality of fresh potatoes, Solanum tuberosum, became a dominant criterion and a significative economical issue in potato market. According the vegetative reproduction of this species, requirements for visual quality are also needed for potato seed tubers. As an organ for reserve and propagation, the tuber grows underground and is in contact with soil-borne microorganisms, making it potentially exposed to blemishes, for the majority of which the origin is still unclear.The objective of this work is to make an inventory of those tuber blemishes, to characterize them and determine their causes. After the establishment of consensual nomenclature and classification of the blemishes, two hypotheses were formulated: (1) blemishes are due to pathogenic attacks and/or (2) they result from a response of the plants to environmental stresses. The assessment of the first hypothesis allowed identifying a wide diversity of microorganisms living on the blemished tuber surface. Their pathogenicity was tested by several biological assays that allowed producing blemishes on progeny tubers and fulfilling the Koch's postulates for the fungus Rhizoctonia solani causing sclerotia. For many other blemishes no clear relationship was established between a microorganism and a blemish. A study of the microbial structure of the geocaulosphere of tubers blemished or not, showed that bacterial and fungal communities adopted different dynamics during the growing season and according to the sanitary status of the seed tuber, but no causality link could have been drawn. On the other hand, an increase of R. solani population around blemished tubers was observed. The diversity of strains of R. solani originating from France and from Europe and associated to the blemished tubers was characterized. The phylogenetic relationships between the strains were independent of the geographical origin and of the host cultivar, thus the existence of frequent genetic events and genetic mixing between the populations of R. solani was suggested. Concerning the potential implication of different abiotic factors, a survey conducted with farmers showed the implication of soil pH, some cultural practices, including the choice of the susceptible cultivars and meteorological conditions on the occurrence of some blemishes. This work made clear the blemish nomenclature, confirmed the implication of R. solani in the occurrence of some blemishes and suggested new hypotheses concerning the occurrence of blemishes as a plant response to a stressful environment. Thus, a path was opened toward the resolution of the issue asked by all the potato community, responsible for the marketing of a mass consumption fresh product and answering to market requirements related to visual and culinary qualities and to environmental friendly modes of production.

The aim of the experiment was to evaluate the reaction of chosen potato varieties to the application of leaf fertilizers. The speed of their action and, together with combination with other interventions (common application with fungicides), and also the economics of their application belong among the advantage of leaf fertilizer application. In 2012 and 2013 there was an experiment established in 380 m above the sea level. In this experiment the effect of application of urea solution, Lignohumate, and Energen Fructus was evaluated in the varieties with a different length of vegetation period Magda very early, Adéla - early, Laura and Satina semi early and Bionta - late. The rate of sprouted plants, the yield of tubers, the proportion of tubers of consumer size, the number of tubers under cluster, an average weight of one tuber, the number of stems per a plant, and the content of starch were evaluated in these plants. It was found out from the results that in 2012 Magda and Satina varieties reacted with an increased average weight of one tuber after the application of all leaf fertilizers. The effect of Lignohumate was the most positive in this year; it increased an average weight of one tuber in Magda, Adéla, and Satina varieties. In comparison to that, in the second year of the experiment there was a positive reaction to additional fertilizing with Lignohumate, Urea, and Energen Fructus, leading to the increase of an average weight of one tuber in Magda, Adéla, Laura, and Bionta varieties. In 2013 there was the highest influence on an average weight of one tuber caused by the use of Urea, namely in Magda, Adéla, Laura, and Bionta varieties.

Saccharosetransporter sind Membranproteine, die von der SUT-Genfamilie kodiert werden. In Solanaceen wurden Subfamilien: SUT1, SUT2, und SUT4 identifiziert. Die Funktion von SUT4 wurde bisher nur fragmentarisch geklärt. Mittels real time PCR wurde eine Organ- und Entwicklungs-spezifische SUT4-Expression in Wildtyp Kartoffeln (Solanum tuberosum ssp. tuberosum) der Varietät Désirée gezeigt. Die Expression von SUT4, SUT2 und SUT1 zeigt eine Tagesrhythmik. Mit Hilfe der RNA Interferenz-Technik wurden transgene Pflanzen mit einer reduzierten SUT4-Expression hergestellt. StSUT4-RNAi Kartoffeln zeigten: reduzierte Stängelelongation, frühere Blühinduktion, frühzeitige Knollenbildung, Veränderungen des Kohlenhydratprofils in den Source- und Sink-Organen, sowie in den Phloemexudaten. Eine vermehrte Zuckertranslokation von Source-zu–Sink wurde postuliert. Bestimmte Aspekte des StSUT4-RNAi Phänotyps wurden früher bereits für Pflanzen mit Veränderungen der Gibberellin-Antwort, sowie für Pflanzen mit deregulierter photoperiodischen Signaltransduktion beschrieben. In den StSUT4-RNAi Blättern wurden verringerte Transkriptmengen eines GA-Biosynthese-Enzyms (GA20ox1) und eine erhöhte PhyB-mRNA-Akkumulation festgestellt. Der Versuch der Komplementation des StSUT4-RNAi Phänotyps durch GA3-Behandlung war nicht erfolgreich. Es wurde gezeigt, dass es unter Beschattung zu einer erhöhten SUT4-mRNA-Akkumulation kommt. In den StSUT4-RNAi Pflanzen wurden Veränderungen der Expression photoperiodisch regulierter Gene beobachtet. Eine Rolle des SUT4 als ein Integrator der pflanzlichen Antwort auf Licht, Hormone und Zucker wurde postuliert. / Sucrose transporters are membrane proteins, which are encoded by the SUT gene family. In Solanaceen the SUT1, SUT2, and SUT4 subfamily have been identified. So far, the function of the sucrose transporters belonging to the SUT4 subfamily is only poorly understood. The expression of SUT4 in wild type of potato, Solanum tuberosum ssp. tuberosum var. Désirée analyzed via real time PCR shows to be sink and development specific. The expression of SUT4, SUT2 und SUT1 follow a diurnal rhythm. An RNA interference approach was used for the generation of transgenic plants with reduced SUT4 expression. The transgenic potato plants show a reduced internode elongation, early flowering, early tuberization, changes of the carbohydrate content in source as well as in sink organs of these plants, together with changes in phloem efflux from leaves. Increased translocation rate of soluble sugars was postulated. Particular aspects of the StSUT4-RNAi phenotype were already described for plants with changes in the gibberellin response or changes in the photoperiodic signaling pathway. In the StSUT4-RNAi leaves was observed a reduction of the transcript level of the GA biosynthetic enzyme GA20ox1 and increased accumulation of PhyB transcripts. However, the complementation of the StSUT4-RNAi phenotype by GA3 treatment was not successful. Under shade conditions (or under far red light enrichement), the StSUT4 transcripts accumulated to higher levels. In the StSUT4-RNAi plants were observed changes in the expression of genes involved in the photoperiodic pathway. An integrative function of SUT4 in the coordination of the light signalling, the hormone signalling and the sugar signalling pathways of higher plants was postulated.

Potato cultivars exhibit a wide variation in skin and flesh colour due to the presence of pigments. This study established that potato cultivars differ greatly with respect to types and concentrations of carotenoids in tubers. A total of 46 cultivars were evaluated for quantitative and qualitative carotenoid composition in different growing seasons, locations, storage conditions and disease symptoms. Factors controlling carotenoid accumulation were also tested by developing an in vitro minituber system as a new high-throughput model system for carotenogenesis in potato tubers. Tuber flesh colour was found to correlate with total carotenoid content in potato cultivars grown in both New Zealand and Netherlands. The main carotenoids identified in 32 potato cultivars in New Zealand were lutein, neoxanthin, violaxanthin and β-carotene. The ratio of these carotenoids varies between cultivars. Neoxanthin was detected in only 13 cultivars (10.59 to 69.21µg/g DW); violaxanthin was found only in 1 cultivar (32.76 µg/g DW). Whereas lutein and β-carotene were found in most of the cultivars but the concentration varied from (0.00 to 160.63 µg/g DW) and (0.00 to 13.62 µg/g DW) respectively. The main carotenoids identified in 12 cultivars grown in the Netherlands were neoxanthin, violaxanthin and lutein, whereas zeaxanthin was not found in any of the cultivars analysed. Marked differences were observed between the same potato cultivars grown in New Zealand and the Netherlands. Therefore cultivars were analysed over a second growing season to assess stability in carotenoids composition. The carotenoid profiles of the potato tubers grown for two different seasons showed highly significant differences between the cultivars, the seasons, the carotenoid pigments, and all combinations of interactions, indicating the complex nature of factors influencing carotenoid composition. Reflectance colorimeter measurement of yellow hue component in this study confirmed that the higher the total carotenoid content, the greater the yellow intensity colour. Eight cultivars were grown at three locations in New Zealand and Agria and Desiree were grown at eight locations in the Netherlands to further investigate the stability of carotenoid composition. Highly significant differences were observed between the cultivars, the locations, the carotenoid pigments, and all combinations of interactions, which emphasises that changes in carotenoid composition are complex and the responses are not consistent across cultivars. Reflectance colorimeter measurement of yellow hue component confirmed the relationship between the yellow colour intensity of tuber flesh, as well as confirming the interaction between colour and locations. Disease and post harvest storage conditions markedly influenced the levels of total carotenoid, neoxanthin, violaxanthin, zeaxanthin, lutein and β-carotene in potatoes. The magnitude of these effects depends on the cultivar, time of storage, and the intensity of powdery scab symptoms. Results showed that long term storage resulted in the accumulation of neoxanthin, violaxanthin and zeaxanthin with a concomitant decreased of lutein, β-carotene and total carotenoid content. Genotypes infected with disease (lower and higher scab score) resulted in accumulation of violaxanthin, β-carotene and total carotenoid with a concomitant decreased in neoxanthin and lutein. A high-throughput model system for investigating carotenoid biogenesis in potato tubers was developed. This involved in vitro potato minitubers and was validated by assessing the effects of environmental variables, such as drought stress, light intensity and nutrient availability on carotenoid accumulation. Light influenced the presence of zeaxanthin, whereas water stress and nutrient strength influenced the accumulation of neoxanthin and violaxanthin. Although these factors had an effect on the carotenoid content and profile, the most influential factor appeared to be cultivar selection.

L’agrobiodiversité s'étudie au niveau génotypique mais également au niveau de l'expression chimique de ce génotype, le chimiotype. Les plantes à racines et tubercules tropicales (manioc, patate douce, ignames et taros) sont multipliées par voie asexuée et les bases génétiques sont bien souvent étroites chez les cultivars traditionnels. Malgré les faibles diversités génétiques révélées à l'aide de marqueurs ADN, les chimiotypes sont très variables et leur étude est riche d’informations. Ces cultures vivrières, plantes amylacées mais aussi sources de molécules intéressantes pour les industries alimentaire et pharmaceutique, tiennent un rôle déterminant dans la garantie de la sécurité alimentaire des pays du Sud. Dans cette optique, leur amélioration génétique par voie conventionnelle est une contribution majeure aux enjeux actuels. De nombreux efforts restent néanmoins à réaliser pour analyser, compiler et disséminer les informations liées à la diversité des compositions et teneurs de plantes qui restent sous-utilisées ou non appréciées à leur juste valeur. La biofortification qui vise une amélioration des propriétés nutritionnelles de ces plantes, présente de nombreux avantages dont le principal est de ne pas modifier les comportements alimentaires tout en permettant une meilleure adaptation environnementale des nouveaux génotypes. Leur amélioration passe par une sélection des parents basée sur leurs valeurs propres et le criblage de grands nombres d'individus hybrides. Le processus est long et fastidieux. L’élaboration de nouveaux outils permettant une optimisation de cette tâche est donc nécessaire. L'analyse d'échantillons représentatifs de la variabilité chimiotypique des collections du Vanouatou, un archipel Mélanésien abritant une riche agrobiodiversité, a permis d'étudier les relations entre composés majeurs, métabolites secondaire et préférences alimentaires locales. Les corrélations mises en évidence permettent d'apporter des éléments utiles à la compréhension du processus de sélection traditionnelle. L’identification des préférences visées par ce processus aident à comprendre les goûts et les attentes des consommateurs, et donc à mieux définir les idéotypes ciblés par les programmes d'amélioration. Ce travail a permis un premier criblage chimiotypique d'un grand nombre de cultivars appartenant aux deux espèces majeures, le taro (Colocasia esculenta) et la grande igname (Dioscorea alata). L'étude des caroténoïdes et des anthocyanes a permis d’identifier un certain nombre de cultivars comme parents potentiellement intéressants pour la biofortification mais aussi pour l'exploitation commerciale directe des clones. La caractérisation des hybrides, obtenus par panmixie et pollinisations libres au cours de cycles de sélection récurrente, indique que des gains importants sont obtenus pour des composés et métabolites essentiels. Les avancées réalisées dans le cadre de ce travail, et leurs conséquences pour les programmes d'amélioration génétique en cours, sont discutées. Les perspectives de mise au point de nouveaux outils de criblage et de nouvelles méthodes de caractérisation qui permettront in fine une meilleure approche de la biofortification de ces cultures vivrières, sont aussi envisagées / Agronomic selection generates and maintains agrobiodiversity which can be regarded as an essential resource. To describe phenotypic diversity, genotypes as well as their chemical expression, chemotypes, have been widely used. Tropical root and tuber crops are vegetatively propagated and their genetic bases are often narrow. Therefore, unveiling the impressive phenotypic diversity is still rather difficult through genotyping alone, whereas chemotype studies are very informative. Tropical root crops are staples and represent a good source of compounds related to health benefits and used in food and pharmaceutical industries. Those crops have key-roles to play in food security for developing countries and so plant breeding cannot be neglected. Biofortification is effective and does not imply change of dietary behaviours. Analysing, computing and compiling data bases for chemical data on diversity of neglected crops are still needed. Biofortification involving mass selection and profiling of numerous accessions is, however, time-consuming. Thus, efficient protocols and tools facilitating this process are required. Chemotypic variability within Vanuatu germplasm was characterised through core samples from different species and relationships between primary compounds, secondary metetabolites and local preferences have been studied. Useful correlations were shown, thus clarifying traditional selection process. This process has permitted the definition of ideotypes that will be interesting for the management of breeding programmes. At least for the two most important species in Vanuatu - taro Colocasia esculenta and the greater yam - Dioscorea alata -our work is the first broad screening of germplasm. The study of carotenoid and anthocyanin content indicates that some cultivars show potential for commercial exploitation. With the aim of improving staple foods by plant breeding, we identified accessions to be selected as parents for future crosses