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Le silicium (Si) est un élément ubiquiste et abondant dans l’environnement. L'absorption de Si par les plantes leur confère une résistance accrue à différents stress. Il y a une corrélation positive entre les effets bénéfiques observés et la quantité de Si absorbée via des transporteurs racinaires. Deux groupes de transporteurs d’influx et d’efflux ont été identifiés récemment dans les racines de certaines plantes supérieures. Afin de mieux utiliser le potentiel du Si, il est essentiel d’élargir le spectre des espèces végétales étudiées. Cette thèse utilise comme modèle une plante primitive fortement accumulatrice de Si : la prêle des champs (Equisetum arvense). L’objectif principal des travaux était d’identifier et de caractériser les transporteurs de Si de la prêle. Une approche utilisant le séquençage du transcriptome racinaire de la prêle a d’abord permis d’identifier chez cette plante une famille multigénique de transporteurs d’influx de Si : des aquaporines du sous-groupe des NIP. Une analyse phylogénétique ainsi qu’une comparaison des domaines fonctionnels ont permis de découvrir que les transporteurs de prêle appartiennent à un groupe de transporteurs distinct de celui des plantes supérieures. Les NIP de prêle ont un pore STAR, versus le pore GSGR commun à tous les autres transporteurs d’influx de Si. Afin d’en déterminer la fonction, les protéines de prêle ont été exprimées de façon hétérologue dans des ovocytes de Xenopus et chez Arabidopsis. Les résultats démontrent un influx élevé de Si. Les travaux ont ensuite permis d’identifier deux transporteurs Lsi2 d’efflux de Si chez la prêle, partageant une faible identité avec leurs homologues des plantes supérieures. Afin d’en déterminer la fonction, un des Lsi2 de prêle a également subi une expression hétérologue dans des ovocytes de Xenopus, confirmant qu’il s’agit d’un transporteur d’efflux de Si. Il est probable que l’absorption élevée de Si par la prêle soit due à l’abondance du nombre de gènes codant pour des transporteurs d’influx et d’efflux, mais aussi par l’activité spécifique élevée de ces transporteurs. Les travaux sur les transporteurs de Si chez la prêle permettent une comparaison entre les plantes primitives et les plantes agricoles modernes, afin d’optimiser l’usage du Si contre les stress. / Silicon (Si) is an abundant element in the environment. Plants benefit greatly from Si absorption, which results in increased resistance to stresses. There appears to be a link between high Si absorption via specific transporters, and the beneficial effects linked to this element. Recently, two groups of Si influx and efflux transporter were identified in the roots of Si-accumulating higher plants. Horsetail (Equisetum arvense) is a primitive plant and one of the strongest Si accumulators in the plant kingdom. The main objective of this thesis was to identify and characterize horsetail Si transporters. By sequencing the horsetail root transcriptome, we identified a multigene family of aquaporin Si influx transporters: aquaporins of the subgroup NIP. Comparison of known functional domains and phylogenetic analysis of sequences revealed that the horsetail proteins belong to a different group than higher-plant Si transporters. The horsetail proteins contain a STAR pore as opposed to the GSGR pore common to all previously identified Si influx transporters. In order to determine its functionality, the proteins were heterologously expressed in both Xenopus oocytes and Arabidopsis, and the results showed high Si influx activity. We also identified in horsetail two homologues of Lsi2 Si efflux transporters that share low sequence identity with their higher plant homologues. In order to determine its functionality, one of the horsetail Lsi2 was heterologously expressed in Xenopus oocytes, confirming its Si efflux activity. Overall, high Si accumulation by horsetail may be linked to the number of Si influx and efflux transporter, but also to their high transport activity. These findings on horsetail Si transporters allow a comparison between primitive plants and agronomic species, to optimize the use of Si against stresses.

Les carabes sont des insectes abondants et jouent un rôle important dans l’agro-écosystème. Les systèmes culturaux et les travaux de sol ont des effets complexes sur les facteurs physico-chimiques du sol, qui peuvent aussi affecter les carabes. L’objectif du projet était de mesurer l’effet de trois systèmes culturaux (Conventionnel, CV; Sans herbicides, SH; Biologique, B) en interaction avec trois travaux de sol (Labour, L; Chisel, CH; Semis direct, SD) établis depuis 20 ans, sur l’abondance relative et la richesse spécifique des carabes. En 2007, l’abondance relative des carabes a été plus élevée dans le B-SD par rapport aux autres systèmes, à l’exception des systèmes SH-SD et SH-L, alors qu’en 2008, peu de différences ont été mesurées entre les traitements. La richesse des carabes a été plus grande dans le système biologique en 2007, tandis qu’en 2008, elle a varié dans le temps sans être favorisée par un système.

La culture de la fraise (Fragaria) est l’une des productions fruitières les plus répandues dans le monde. Ce petit fruit se cultive dans toutes les provinces du Canada et le Québec est considéré comme le leader canadien de cette production. Par contre, la culture fait face à des problèmes récurrents de maladies telluriques qui limitent les rendements. Pour pallier les problèmes phytosanitaires, on explore la possibilité de cultiver les fraisiers dans des systèmes hors-sol. Bien que la culture hors-sol des fraisiers se répande partout à travers le monde, les fruits issus de cette culture sont différents de ceux obtenus en culture au champ du point de vue de la qualité et du goût. L’objectif du présent projet est d’accroître la productivité et d’améliorer la qualité des fruits des fraisiers remontants cultivés hors-sol en optimisant la fertilisation. Nous avons comparé trois solutions nutritives afin de déterminer les rapports K/Ca et K/N favorisant l’obtention d’un meilleur goût des fraises et celle d’un rendement plus élevé. De plus, nous avons étudié l’effet de l’application foliaire de calcium sur le maintien de la texture et sur la durée de conservation des fruits. Les travaux ont porté sur deux sélections génétiques : Seascape de l’Université de la Californie et Charlotte du CIREF en France. De manière générale, la fertilisation potassique provoque une augmentation de la fermeté, sans toutefois influencer l’acidité et la teneur en sucres des fruits. De plus, le nitrate améliore les rendements. Les deux variétés ne répondent pas de la même façon à la fertilisation. De son côté, le Ca foliaire n’a pas eu d’effet sur la fermeté, ni la durée de conservation des fruits.

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La détection des mauvaises herbes en temps réel permettrait de faire des économies d’herbicides. Actuellement, les technologies de détection en temps réel ne permettent pas de différencier les mauvaises herbes de la culture de façon rapide et précise. Il serait cependant possible d’utiliser l’entre-rang, là où la culture est absente, dans le maïs et dans le soya pour estimer les mauvaises herbes. L’objectif de cette recherche est de vérifier si le recouvrement, la biomasse et le dénombrement des mauvaises herbes sur l’entre-rang sont représentatifs de ceux sur le rang suite à une perturbation. Les perturbations testées incluaient le passage du semoir, de la roue de tracteur, d’une roue plombeuse et d’une dent. Dans le maïs, le couvert de mauvaises herbes est inférieur sur l’entre-rang alors que dans le soya il est légèrement supérieur dans l’entre-rang. L’entre-rang non perturbé lors du semis dans le soya et l’entre-rang perturbé par la roue de tracteur dans le maïs pourraient être utilisés pour détecter le couvert de mauvaises herbes sans générer de biais par rapport au rang. / Site-specific weed management using real time detection can reduce herbicide use. At present, this technology is not able to discriminate weeds and crop plants with enough precision and speed to be implemented. However, in corn and soybean, the inter-row, where there is no crop, could be use to detect weeds. The goal of this research is to determine if weed cover, biomass and density on rows and interrows are equivalent after different disturbances. Tested disturbances included planter, tractor wheel, press wheel and tooth. In corn, there are fewer weeds in the undisturbed inter-row than on the row while the opposite is observed in soybean. The undisturbed inter-row in soybean and the tracked interrow in corn could be used to detect weeds without underestimating weed cover.

Aethina tumida Murray (Coleoptera: Nitidulidae) ou petit coléoptère de la ruche (CR) est un ravageur des colonies d’abeilles domestiques, Apis mellifera L., récemment introduit au Canada. Sa phénologie est méconnue dans les climats tempérés et les moyens de lutte développés pour le capturer et le détruire n’ont pas été testés au Canada. Ce projet de recherche comporte deux volets : 1) déterminer l’effet de facteurs édaphiques sur le développement de la pupe du CR; et 2) déterminer l’efficacité relative de pièges intra-colonie et leur impact sur la productivité de la colonie. Les résultats démontrent qu’un sol presque à saturation diminue significativement le taux de survie de la pupe et influence le sexe ratio des adultes émergents tandis qu’un sol sec augmente la durée de pupaison de plusieurs jours. De plus, les pièges testés réduisent significativement les populations de CR dans la colonie sans nuire à sa productivité. L’efficacité relative des pièges est cependant variable en fonction de plusieurs facteurs. Cette étude contribue à une meilleure compréhension de la phénologie du CR en climat tempéré et permet une utilisation rationnelle des moyens de lutte disponibles. / The small hive beetle (SHB), Aethina tumida Murray, is an invasive pest of honey bees, Apis mellifera L., recently introduced in Canada. The economic loss that would result from SHB spreading across the country is significant. SHB phenology has been poorly studied under temperate climates. Moreover, traps for monitoring and capturing this pest have never been tested in Canada. This project had two main objectives: 1) to determine the effects of temperature and water content of soil on the survivorship and development time of SHB pupa; and 2) to determine the effectiveness of three models of in-hive traps as well as their impact on colony productivity. Results shown that wet soils decreased survival rate by half and influenced sex ratio of emerging adults, while dryer soils increased duration of pupation by several days. The in-hive traps tested effectively reduced SHB population without affecting colony productivity. This study contributes to a better understanding of the phenology of the SHB in temperate climates and provides new knowledge to inform appropriate use of available control methods.

Afin d’améliorer la teneur en glucides non structuraux (GNS) chez la luzerne, deux essais ont été implantés en 2006 et 2008 pour évaluer trois populations (GNS teneur moyenne, élevée ou faible) selon deux moments de fauche, soit en matinée (9h00) et en fin de journée (15h00). Il s’agissait d’évaluer la réponse à la sélection, l’interaction entre les populations et le moment de fauche et de vérifier l’incidence de la sélection sur la valeur nutritive et le rendement. Les résultats obtenus démontrent une différence significative à la hausse pour la population GNS+ attribuable principalement à la différence de concentration en amidon. Aucune interaction population par moment de fauche n’a été observée. L’augmentation de la digestibilité est en partie due à l’augmentation des GNS. Aucune différence de rendement n’a été observée. Le moment de fauche a été plus important que la sélection sur les teneurs en GNS peu importe les coupes.

Afin d’améliorer la tolérance au gel du ray-grass anglais, une sélection récurrente basée sur des stress de congélation réalisés sous des conditions contrôlées, a été effectuée dans deux populations initiales. Les progrès accomplis après quatre cycles de sélection ont été évalués avec des plantes acclimatées sous des conditions naturelles d’endurcissement. Nos résultats indiquent que la sélection récurrente a augmenté la tolérance au gel des populations générées par sélection récurrente. Nous avons également observé des changements significatifs dans la teneur de composés cryoprotecteurs en réponse à la sélection. Les hydrates de carbone et les acides aminés mesurés ont répondu inversement à la sélection. Alors que les populations initiales accumulent davantage d’hydrates de carbone, l’accumulation d’acides aminés prédomine dans les sélections avancées. De plus, l’observation de polymorphismes d’ADN et une différentiation génétique entre les populations initiales et les sélections récurrentes suggèrent l’enrichissement d’allèles à valeur adaptative en réponse à la sélection. / For the improvement of perennial ryegrass freezing tolerance, a recurrent selection method based on freezing stress entirely performed indoors was applied on two initial genetic backgrounds. After four cycles of selection, progresses were assessed in plants cold-hardened under natural variation of temperatures. Our results showed improved freezing tolerance in populations recurrently selected indoors. We also observed significant changes in the levels of cryoprotectants components in response to selection. Non-structural carbohydrates (NSCs) and amino acids levels showed an opposite response to selection. Whereas NSCs levels were higher in the initial populations, amino acids were more abundant in the advanced selections. Moreover, the observation of DNA polymorphisms and the progressive genetic differentiation between the initial populations and the recurrent selections suggest an enrichment of adaptive alleles in response to selection.

Le soya est une légumineuse ayant la capacité d’établir une symbiose fixatrice d’azote avec des rhizobiums. En Afrique, des lignées adaptées aux conditions locales ont été créées; plusieurs de ces lignées possèdent le caractère dit de « promiscuité », qui leur permet de s’associer avec les rhizobiums du niébé qui sont présents dans de nombreux sols. La présente étude a évalué l’efficacité symbiotique de 297 lignées africaines de soya possédant des niveaux divers de promiscuité. Ces lignées ont été cultivées en serre en présence de B. japonicum ou de fertilisation azotée, puis caractérisées et rangées en quatre groupes. Deux groupes se sont démarqués; le groupe 4 a été formé de 18 lignées exceptionnellement performantes pour la croissance et la nodulation, tandis que les 89 lignées du groupe 2 étaient elles aussi relativement performantes. Les lignées des groupes 3 (52 lignées) et 1 (113 lignées) sont les moins performantes pour la croissance et la nodulation, et leurs nodules contribuent peu à la productivité de la biomasse aérienne.