Canada is a global leader in flax production, but flax acreage in Canada remains limited since flax is not well adapted to the northern Prairies. Therefore, breeding early-flowering and early maturing flax cultivars that are adapted to the climate of the northern Prairies is one of the major strategies to expand flax acreage in Canada. The objective of this project is to understand flowering time in flax and generate early flowering genotypes that are adapted to the continental climate of the Canadian Prairies. This project examined photoperiod sensitivity in five Canadian flax cultivars (CDC Sorrel, CDC Bethune, Flanders, Prairie Thunder and Royal) and three M9 genotypes derived from 5-azacytidine (5-azaC) treatment (RE1, RE2 and RE3). To investigate how each cultivar or genotype responds to photoperiod changes, a reciprocal transfer experiment between long day and short day conditions was conducted. All cultivars and genotypes were photoperiod sensitive. However, the level of sensitivity and length of the sensitive phase varied among cultivars and genotypes. The five cultivars were more sensitive to photoperiod changes compared with the three mutant genotypes, while RE2, which was the earliest flowering genotype, was the least sensitive genotype. This project, in addition, examined the expression pattern of ELF4 (EARLY FLOWERING 4), a specific flowering-related gene. This experiment was conducted with three Canadian flax cultivars (CDC Sorrel, CDC Bethune and Royal) and one 5-azaC mutant genotype (RE2). GAPDH (Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) was used as a reference gene in RT-qPCR. Results of RT-qPCR demonstrated that CDC Sorrel and CDC Bethune had a similar expression pattern, while Royal and RE2 had a similar expression pattern. This project also sought to generate early-flowering genotypes by treating CDC Sorrel with 5-azaC as well as to introgress the early-flowering trait from RE genotypes into CDC Sorrel via hybridization. Mutant populations (M2, M3, bulk M3) and hybrid populations (F2, F3, and bulk F3) were grown and evaluated for time to flowering, maturity and height under latitude (53° N) field conditions in 2012 and 2013. 5-azaC treatment did not induce significant differences in flowering or maturity in the CDC Sorrel background. However, the early flowering trait was successfully introgressed into CDC Sorrel background since selected progeny lines flowered significantly earlier than the later flowering CDC Sorrel parental line.

Structurée en trois principaux chapitres, cette étude présente une approche pluridisciplinaire en combinant desanalyses spatiales et temporelles de la variabilité interannuelle des saisons de pluies d’une base de données agroclimatique,des essais phénologiques mensuelles d’une sélection de variétés photopériodiques de mil et de sorgholocales et améliorées, et l’utilisation conjointe d’un modelé de culture calibre pour les effets de la latitude et d’unSystème d’Information Géographique (SIG). Elle permet de tirer des conclusions originales et d’identifier lesenvironnements cibles prometteurs pour la vulgarisation des variétés de mil et de sorgho photopériodiques enAfrique de l’Ouest. Elle met en évidence l’existence de relations significatives entre les réponses phénologiques,le degré de sensibilité à la photopériode des variétés et les facteurs environnementaux, dont les principales sont :‒ La variabilité interannuelle des pluies en Afrique de l’Ouest durant les cinquante dernières années (1950-2000) est marquée par une diminution globale de la pluviométrie annuelle caractérisée par une variabilitéaccrue des dates de début de saison des pluies dans les latitudes basses que dans les latitudes élevées etune variabilité interannuelles des dates de fin de saison plus notable sur les latitudes du Nord plus quedans les basses latitudes au sud.‒ La distribution spatiale des variétés de mil et de sorgho photopériodiques est étroitement liée à larépartition spatiale et temporelle de la variabilité des dates de débuts et de fin de la saison de pluies. Lesvariétés photopériodiques se localisent essentiellement dans les basses latitudes ou la variabilité des datesde début de saison est plus élevée que celle des dates de fin de saison plus stable.‒ La réponse phénologique des variétés de mil et de sorgho photopériodiques est strictement dépendantede la date de semis et de la latitude. Les effets de la latitude sur la phénologie et la réactionphotopériodique des variétés est proportionnelle à la distance entre la zone de culture d’une variété et salatitude d’origine.‒ Le modèle de développement des céréales photopériodiques « Impatience » calibré et corrigé à cet effet(effet de la latitude) prévois et défini avec plus de précision les zones d’adaptation variétale optimale pourles variétés de mil et de sorgho photopériodiques en Afrique de l’Ouest.‒ L’adéquation entre la durée du cycle phénologique calibrée par le modèle de culture corrigé de l’effet dela latitude et celle observée dans les systèmes agraires à base de mil et de sorgho photopériodiques dansles agro-systèmes villageois au Mali valide le modèle les cartes d’adaptation variétale optimale. / Structured in three main chapters; this study addresses multidisciplinary approach combining spatial and temporalanalysis of interannual variability of rainfall, multi-locations trials of a large and representative sample of photoperiodicvarieties of sorghum and millet combined with a photoperiod response crop model and Geographic Information System(GIS). It allowed identifying specific target environment to promote the vulgarization of photoperiodic varieties ofsorghum and millet in West Africa. This study depicted significant relationships between phenology, PP sensitivityresponses and environmental factors, where the mains components are listed below:‒ The interannual rainfall variability in West Africa over the past fifty years (1950-2000) was marked by ageneral decrease in annual rainfall characterized by high variability in the onset of growing period at lowerlatitudes and an increase in the interannual variability of the end of growing period in the northern latitudeswith least significant variability through climatic periods.‒ The spatial distribution of PP sensitivity varieties of millet and sorghum is closely related to the spatial andtemporal distribution of the interannual variability of the onset and end dates of growing period. Photoperiodsensitive varieties are located mainly at lower latitudes where the interannual variability in the onset of thegrowing period is much higher than the end of the growing period.‒ Phonological response and expression of photoperiod sensitivity are strictly dependent on sowing date andlatitude. Effects of latitude on the expression of photoperiod sensitivity and phenology are proportional tolatitude.‒ The "impatience" sub-crop model calibrated and corrected for latitudinal effect predicts and identifies moreaccurately optimal varietal adaptation areas for sorghum and millet varieties in West Africa.‒ The adequacy between calibrated duration of the phonological cycle by the crop model adjusted for latitudinaleffect and that observed in farming systems in agro-systems in Mali, allowed to validate the predicted optimalvarietal adaptation maps by defined the model.