Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The irrigated rice contributes immensely in water consumption in Brazil. Wuth intention of inducing its rational use, the country has juridical and institutional procedures, including the granting of water use. However, the effectiveness of this instrument it is necessary the control of the granted volumes. Thus, looking instruments to quantify these volumes and can serve as possible supervisory of the granted volumes, one of them is self-monitoring. Thus, the study aims to contribute to the management of water resources, seeking to validate a simplified and cost-effective for self-monitoring of the water volumes used in rice fields. The study was implemented in São Pedro do Sul county in the 2013/14 season, where were performed self-monitoring by means of triangular weirs on two rice plots, one with uptake in river and dam in another. The areas of these plots are 2.6 ha and 27.0 ha, respectively. To validate and simplify the system of self-monitoring, sought to evaluate whether two daily measurements of hydraulic head over the spillways are sufficient to represent the possible variations in the channels and estimate the total volume of water used by the rice crop. The evaluation was performed using the parametric Student's t test for a mean in order to compare the actual and the estimated volume by two measurements. To define the charge passing through the hydraulic structure and defines the flow when applied to the spillway key curve was used graduated rulers and automatic level sensors Solinst ®. For quantification of water intake in rice fields by precipitation, a rain gauge was used, and this precipitation was added to the volume irrigated to define the total volume of water demanded in each area. For both plots monitored, the actual volume and the estimated two measurements showed no significant difference to the significance level of 0.05. The volumes used by crops monitored in this season, showed the average of two parcels an irrigated volume 16% lower than the grantee. In short, the quantification of the volume used in rice crops, through self-monitoring system proposed, with simplified methods of flow measurement, in the different arrangements of irrigation presented, was suitable for use in large-scale measurement of volumes granted, as subsidy for water resources management. Self-monitoring by means of triangular weirs, with the realization of just two daily measurements of the spillways levels is efficient to estimate the total volume of water demanded by rice fields, presenting satisfactory representation of the daily variation in water level observed in the channels. The study also demonstrates that the data collected by the sensors are more precise than the data defined by the level of water in the graduated rulers, but even with the use of these lower accuracy is satisfactory. / A cultura do arroz irrigado contribui imensamente no consumo de água no Brasil. Com intuito de induzir o uso racional desta, o país possui procedimentos jurídicos e institucionais, entre eles a outorga de uso da água. Contudo, para efetividade deste instrumento é necessário fiscalização dos volumes outorgados. Desta maneira, procura-se instrumentos para quantificar estes volumes e servir como possível fiscalizador dos volumes outorgados. Um deles é o automonitoramento. Com isso, o estudo realizado tem por objetivo contribuir para a gestão de recursos hídricos, buscando validar um sistema simplificado e de baixo custo para o automonitoramento dos volumes de água utilizados nas lavouras orizícolas. O estudo foi implantado no munícipio de São Pedro do Sul na safra de 2013/14, onde se realizou o automonitoramento por meio de vertedores triangulares em duas parcelas de arroz irrigado, uma com captação em rio e outra em barragem. As áreas destas parcelas são de 2,6 ha e 27,0 ha, respectivamente. Para validar e simplificar o sistema de automonitoramento buscou avaliar se duas medições diárias da carga hidráulica sobre os vertedores são suficientes para representar as possíveis variações nos canais e estimar o volume total de água utilizado pela lavoura orizícola. A avaliação foi realizada por meio do teste paramétrico t de Student para uma média, afim de, comparar o volume estimado por todos os dados diários de vazão (volume real) e o volume estimado por duas medições diárias. Para a definição da carga hidráulica que passa pela estrutura e define a vazão quando aplicada a curva chave do vertedor, utilizou-se réguas graduadas e sensores automáticos de nível da marca SOLINST®. Para a quantificação da entrada de água na lavoura por precipitação, foi utilizado um pluviômetro, sendo que este volume precipitado encontrado foi somado ao volume irrigado para definir o volume total de água demandado em cada área. Para as duas parcelas monitoradas, o volume real e o estimado por duas medições não tiveram diferença significativa para o nível de significância de 0,05. Os volumes utilizados pelas lavouras monitoradas, nesta safra, apresentaram na média das duas parcelas um volume irrigado 16% menor que o outorgado. Em suma, a quantificação do volume utilizado em lavouras orizícolas, por meio do sistema de automonitoramento com métodos simplificados de medição de vazão propostos, nos diferentes arranjos de irrigação apresentados, mostrou-se adequado para uso em grande escala para aferição dos volumes outorgados, como subsídio à gestão de recursos hídricos. Ainda, o automonitoramento por meio de vertedores triangulares, com a realização de apenas duas medições diárias dos níveis dos canais adutores é eficiente na estimativa do volume total de água demandado pela cultura de arroz irrigado, apresentando representatividade satisfatória da variação diária no nível de água verificado nos canais. O estudo também demonstra que os dados levantados pelos sensores apresentam maior precisão que os dados definidos pelo nível da água nas réguas graduadas, mas mesmo com menor precisão o uso destas é satisfatório.

The evaluation of the costs involved in a production process becomes an increasingly essential tool for making decisions. In rice production there are several factors that may affect, directly or indirectly, the productivity and profitability. Besides the natural factors, like soil and climate, the choice of cultivar, the infra-structure and management system of the field, the logistic, and others, will be directly associated with the expected return of the investment. Besides these factors, is unthinkable to accomplish any activity without worry about an environmentally safe technology and production. The general objective of this dissertation is: search and compare the costs of production, productivity and environmental impacts between the systems of rice cultivars: Conventional, Clearfield and hybrid . Thus, the study started from the needs of a rice producer in the central region of Rio Grande do Sul State (Brazil) to know the production costs, productivity and environmental impacts associated with three types of rice cultivar systems most commonly used today, the Conventional Rice IRGA 417, IRGA 422 CL Clearfield System and the hybrid Arize 1003. Through unstructured interviews with the producer and the agronomist, observation "in loco" and documentary research lead to the production costs to be obtained for the goal of comparison in the diverse steps needed to the rice field production to facilitate data analysis and achieve the proposed goals. The results obtained allowed the producer the correct verification of which cultivar showed the highest efficiency in technical, economical end environmental subjects. / O levantamento dos custos envolvidos em um processo produtivo torna-se cada vez mais ferramenta imprescindível para a tomada de decisões. Na produção de arroz existem diversos fatores que podem afetar, direta ou indiretamente, a produtividade e a rentabilidade da atividade. Além dos fatores naturais como o solo e clima, a escolha da cultivar, a infra estrutura, o sistema de condução da lavoura e a logística, entre outros, estão associados diretamente ao retorno esperado do investimento. Além desses fatores, não se pode imaginar qualquer atividade sem a preocupação com tecnologia e produção ecologicamente correta. O objetivo geral desta dissertação é: apurar e comparar custos de produção, produtividade e impactos ambientais entre os sistemas de cultivo de arroz: Convencional, Clearfield e híbrido . Sendo assim, o estudo partiu da necessidade de um orizicultor da região central do Estado do Rio Grande do Sul (Brasil) de conhecer os custos de produção, a produtividade e os impactos ambientais associados aos três tipos de sistemas de cultivo de arroz mais usados atualmente: o Arroz Convencional (IRGA 417), Sistema Clearfield (IRGA 422 CL) e o híbrido (Arize 1003). Através de entrevistas não estruturadas com o produtor e o agrônomo, observação in loco e pesquisa documental foram apurados os custos de produção a fim de compará-los nas diversas fases necessárias para o cultivo do arroz visando facilitar a análise dos dados e alcançar os objetivos propostos. Os resultados apurados permitiram ao produtor a correta verificação de qual cultivar apresentou maior eficiência técnica, econômica e ambiental.

This work has for objective to evaluate the phenothypic and genothypic characteristics of different morphologic types of red rice that happen in areas of production of irrigated rice of the State of Rio Grande do Sul - Brazil, for morphologic descriptors and molecular markers, and his response to the use of chemical technology. For this reason, it were conducted two greenhouse experiments and one laboratory study with DNA sequencing of the biotypes. The results allowed to conclude that the biotypes of red rice is hybrided with IRGA 417 cultivar, besides with occurrence of introgression of resistance genes of cultivated Clearfield rice, by gene flow, for biotypes of red rice as the access Catuçaba 1 that presented phenothypic or genothypic characteristics of the cultivated rice IRGA 422 CL and Puitá CL INTA and presence of the mutated acetolactate synthase (ALS) gene for the resistance to the herbicide. It was also observed the occurrence of tolerant biotypes (Rio Pardo 1) or resistant (Catuçaba 1) to the herbicide imazetapir, what turns urgent the use of different strategies of control of the red rice in the State of Rio Grande do Sul - Brazil. / Este trabalho tem por objetivo avaliar as características genotípicas e fenotípicas de diferentes tipos morfológicos de arroz vermelho que ocorrem em áreas de produção de arroz irrigado do Estado do Rio Grande do Sul, por descritores morfológicos e marcadores moleculares, e sua resposta à utilização de tecnologia química. Neste sentido, foram realizados dois experimentos em casa de vegetação e um estudo em laboratório com seqüenciamento de DNA dos biótipos. Os resultados permitiram concluir que os biótipos de arroz vermelho encontram-se hibridados com cultivares modernas como IRGA 417, inclusive com ocorrência de introgressão de genes de resistência de cultivares Clearfield, por fluxo gênico, para biótipos de arroz vermelho como o acesso Catuçaba 1 que apresentou características fenotípicas dos cultivares IRGA 422 CL e Puitá CL INTA e presença do gene acetolactato sintase (ALS) mutado para a resistência ao herbicida. Observou-se também a ocorrência de biótipos tolerantes (Rio Pardo 1) ou resistentes (Catuçaba 1) ao herbicida imazetapir, o que torna urgente a utilização de diferentes estratégias de controle do arroz vermelho no Estado do Rio Grande do Sul.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Rice cultivation is on fundamental importance to the state s economy, where there is a need for improvements in productivity and profitability of farming located. This paper aimed to evaluate the production costs of the implementation of a rice farming using techniques of Precision Agriculture to obtain better productive incomes. The experiment was performed in the city of Rosário do Sul RS, in constant cultivation and with rotation of the rice, soy and grazing crops. The studied area is a section of 55 hectares and the methodology implemented was the comparative of two consecutive years of irrigated rice cultivation, being the crop in a conventional fertilization system in 2012/2013 and in 2013/2014 the cultivation was with the implementation of Precision Agriculture techniques. Necessary tools for the soil geo-referenced sampling were used to implement the Precision Agriculture techniques, and the recommendation and elaboration of input application maps. Through the obtained analysis, recommended corrections were made with the application of chalk, potassium and phosphorus in a variable rate, for goals of high crop efficiency. The result of the experiment determined a production cost for the implementation of precision agriculture techniques of 30,20% higher than the conventional crop cost. Respectively, it was also obtained an efficiency of 14,30% higher and profitability of 10,85% higher than the conventional crop. The reevaluation of the soil after the crop of 2013/2014 showed a significant improvement on the chemical attributes of the soil, justifying the high initial investment of the techniques implementation. Besides, the economic viability to purchase the centrifugal destributor was analyzed. This acquisition seemed to be economically viable for areas bigger than 200 hectares, if compared to the cost of service provider companies. / A cultura do arroz é de fundamental importância para a economia do Estado, onde há a necessidade de melhorias na produtividade e rentabilidade da lavoura implantada. Este trabalho teve como objetivo avaliar os custos de produção da implantação de uma lavoura orizícola utilizando técnicas de Agricultura de Precisão visando a obtenção de melhores rendimentos produtivos. O experimento foi realizado no município de Rosário do Sul RS, em área de cultivo contínuo com rotações das culturas de arroz, soja e pastagens. A área analisada foi um talhão de 55 hectares e a metodologia aplicada constituiu de um comparativo de dois anos consecutivos de cultivo de arroz irrigado, sendo na safra 2012/2013 o cultivo no sistema convencional de adubação e na safra 2013/2014 o cultivo com a implantação de técnicas de agricultura de precisão. Para a implantação das técnicas de AP utilizou-se as ferramentas necessárias para a amostragem georreferenciada do solo, a interpretação dos atributos químicos do solo, recomendação e elaboração dos mapas de aplicação de insumos. Através da análise obtida, fizeram-se as correções recomendadas com a aplicação de calcário, potássio e fósforo em taxa variável, para metas de alta produtividade da cultura. O resultado do experimento determinou um custo de produção para a implantação de técnicas de Agricultura de Precisão de 30,20% superior ao custo do cultivo de maneira convencional. Respectivamente, obteve-se também uma produtividade de 14,30% superior e lucratividade de 10,85% superior ao cultivo convencional. A reanálise do solo após a safra 2013/2014 mostrou uma melhora significativa nos atributos químicos, justificando o alto investimento inicial da implantação das técnicas. Além disso, foi analisada a viabilidade econômica da aquisição de distribuidor centrífugo, para a realização das aplicações de insumos em taxa variável. Esta aquisição se mostrou economicamente viável para áreas maiores de 200 ha, se comparados com o custo de empresas prestadoras de serviço.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The West Indian Marsh Grass is a native grass to tropical areas of Central and South America, which grows in wetlands, supporting intermittent periods of flooding. Their forms of propagation by fragments of rhizomes, rooting of lower nodes of stem and the high seed production facilitates population growth and dispersal of the weed to new areas. In Brazil, beyond natural pasture in the Amazonia and Pantanal regions, has been reported as invasive flooded rice in Rio Grande do Sul. So, this study aimed to evaluate the efficiency of pre-germinative treatments on overcoming dormancy of seeds (Chapter I), determine the viability of their seeds, by adapting the methodology of the tetrazolium test (Chapter II) and finally determine the control and reduction of biomass, caused by different doses of selective herbicides and total control in young and perennial plants (Chapter III). Seed exposure to potassium nitrate 0.2%, immersion in water for 48 hours and removal of the glumes, promoted the overcoming dormancy and accelerated the germination process. The seeds analyzed had high viability (89%), and six hours of hydration of seeds without glumes, with subsequent longitudinal slitting of the embryos and immersed in tetrazolium solution at 0.5% for four hours at a temperature of 23 ± 1 ° C, was appropriate for the species. As to chemical control, young plants, showed greater sensitivity to lower doses of herbicides cyhalofop-butyl and ammonium glufosinate, however, in the doses tested, only the glyphosate and the formulated mixture de Imazapic and imazapir caused the death plants. In perennial plants, control and reduction of biomass, caused by both herbicides were unsatisfactory. / O capim-capivara é uma gramínea nativa de áreas tropicais das Américas Central e do Sul, que vegeta lugares úmidos e pantanosos, suportando inundações por períodos intermitentes. Suas formas de propagação, por fragmentos de rizomas, enraizamento de nós caulinares basais e a elevada produção de sementes, facilitam o aumento da população e a dispersão dessa planta daninha por novas áreas. No Brasil, além de pastagem natural, nas regiões da Amazônia e Pantanal, tem sido relatada como invasora da cultura do arroz irrigado no Rio Grande do Sul. Em vista disso, este trabalho teve por objetivos, avaliar a eficiência de tratamentos pré-germinativos na superação da dormência de suas sementes (Capítulo I), determinar a viabilidade de suas sementes, através da adaptação da metodologia do teste de tetrazólio (Capítulo II) e por fim, determinar o controle e redução de biomassa, causado por diferentes doses de herbicidas seletivos e de controle total, em plantas jovens e perenizadas (Capitulo III). A exposição das sementes ao nitrato de potássio a 0,2%, a embebição em água por 48 horas e a remoção das glumas promoveram a superação da dormência e aceleraram o processo de germinação. As sementes analisadas apresentaram elevada viabilidade (89%), e o período de seis horas de hidratação das sementes sem glumas, com posterior corte longitudinal dos embriões e imersão em solução de tetrazólio a 0,5% por quatro horas, na temperatura de 23 ± 1°C, mostrou-se adequado para a espécie. Quanto ao controle químico, plantas jovens, mostraram maior sensibilidade a menores doses dos herbicidas cialofope-butílico e glufosinato de amônio, entretanto, nas doses testadas, somente o glifosato e a mistura formulada de imazapique e imazapir causaram a morte das plantas. Em plantas perenizadas, o controle e a redução da biomassa, causados por ambos os herbicidas foram insatisfatórios.

This research is a study on insolvency in agricultural activity in Mercosul countries, from 1990 to 2003. In 1990, rice farmers insolvency started in Brasil, in Argentina and Uruguai it started five years later. The how and the why the crises arouse in these countries in the rice sector as well as the government and banks decisions in order to solve it are dicussed in the fisrt part of the paper. In the second part, the particular situation of Rio Grande do Sul, the main rice producer of Brasil, is discussed. A group of 1% of the rice farmer of the State was separated into three groups. The first group included the farmers who passed through the crisis with few problems and had no rstrictions to get oficial credits. The second group included farmers that had problems during the crisis but now they acceed to oficial creditsagain. The farmers of the third group also suffered the crisis, they could not overcome it and nowadays they don´t get bank credits. Bibliography review was the methodology for developing the first part or the research. For the second part, in order to get farmers information a questionaire was constructed. The conclusions show that agricultural crisis started in Brasil before than in Argentina and Uruguai as well as the solutions in those countries followed the ones in Brasil. All of them had strong government intevention. In relation to the farmer groups, it was detected that age, schooling and productivity among other parameters influenced their behaviors. / O presente trabalho tratou da inadimplência na atividade agropecuária do Mercosul, no período de 1990-2003. O período analisado foi em função do início da inadimplência dos produtores de arroz, nos diferentes momentos em que a crise ocorreu nos principais países integrantes do bloco econômico, Argentina, Brasil e Uruguai. No Brasil, o problema ocorreu no início da década de 1990 e, nos outros dois países, durante o segundo qüinqüênio. O trabalho foi dividido em duas seções. A primeira estudou como e porque aconteceu essa crise nesses três países, principalmente no setor orizícola e quais as medidas governamentais e bancárias tomadas para solucionar o problema e seus resultados. Na segunda parte, tomandose como foco o Estado do Rio Grande do Sul, principal produtor de arroz do Mercosul, selecionou-se aproximadamente um por cento dos produtores, que foram separados em três grupos de orizicultores. O primeiro grupo foi composto por produtores que passaram pela crise sem maiores problemas econômicos e financeiros e continuaram a desfrutar de crédito oficial subsidiado junto às instituições financeiras. O segundo grupo foi composto de orizicultores que tiveram problemas econômicos e financeiros durante a crise, alguns recorreram à justiça para discutir com os bancos índices de reajustes das dívidas e taxas de juros, perderam o crédito durante algum tempo, mas, posteriormente, renegociaram suas dívidas, principalmente através de planos governamentais e, atualmente, operam normalmente com os bancos, obtendo crédito oficial subsidiado. O terceiro grupo foi aquele que, como os outros, passaram pela crise, mas não conseguiram superá-la e atualmente não possuem crédito com os bancos, não conseguem crédito oficial, sendo que muitos produtores abandonaram a atividade. Na primeira parte foram feitos levantamentos de dados. Na etapa seguinte foram usados instrumentos de consulta a produtores integrantes dos 3 grupos, buscando verificar diferenças entre eles, em vários aspectos, desde características dos produtores, formas de financiamento da atividade, comportamento durante a crise, perguntas técnicas, manejo do agronegócio e perguntas específicas sobre a influência do Mercosul em sua atividade e as perspectivas para o futuro da lavoura de arroz no Estado. A crise da agropecuária brasileira iniciou antes das crises uruguaia e argentina e as soluções para o Brasil foram anteriores, sendo verificado que as medidas tomadas pelo Uruguai e Argentina eram semelhantes às tomadas pelo Brasil, todas elas com forte intervenção governamental. Em relação aos grupos de produtores, vários parâmetros tais como idade, escolaridade, produtividade entre outros, mostraram haver diferenças entre estes grupos.

The C₄ photosynthetic pathway acts to concentrate CO₂ around the enzyme Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase (Rubisco), ensuring that it catalyses a carboxylation rather than oxygenation reaction, which in turn suppresses photorespiration. In nearly all cases C₄ photosynthesis is underpinned by characteristic Kranz anatomy, with concentric wreaths of bundle sheath (BS) and mesophyll (M) cells surrounding closely spaced veins. The increased yields associated with the C₄ pathway have lead to the suggestion that C₃ crops such as rice should be engineered to undertake C₄ photosynthesis, however, this goal is currently held back by a lack of understanding about how the development of Kranz anatomy is regulated. Recently, a number of candidate Kranz regulators have been identified in an RNA-seq study that compared leaf development in maize foliar (Kranz) and husk (non-Kranz) leaves. However, this study did not consider the impact of a recent whole genome duplication in the maize lineage on the gene expression patterns analysed. Therefore, in this thesis maize homeolog gene-pair divergence during early leaf development was assessed. This revealed that expression divergence of homeolog gene-pairs is a significant evolutionary phenomenon. Functional validation of a subset of Kranz candidates revealed that a Zmscr1-1; Zmscr1h-1 double mutant exhibited defects in Kranz patterning, including increased formation of extra BS cells and veins with no separating M cells. Furthermore, Zmnkd1; Zmnkd2 double mutants exhibited a subtle increase in extra BS cell formation. Taken together, this indicates that both ZmSCR1/ZmSCR1h and ZmNKD1/ZmNKD2 function redundantly during Kranz development. No evidence was obtained that two additional genes, ZmSHR2 and ZmRVN1, play a role in Kranz development, and expression of candidate Kranz regulators in rice did not alter leaf anatomy. Together, this work has confirmed roles for a number of genes in Kranz regulation, and has provided insight into the complex regulation underpinning Kranz development in maize.

Sous un climat tropical humide, l'augmentation de la température nocturne a été associée à une diminution du rendement chez le riz. Une des hypothèses sous-tendant cette diminution est l'augmentation du taux de respiration nocturne (Rn) diminuant les ressources carbonées disponibles pour la croissance de la plante. La respiration mitochondriale est communément divisée en deux composantes fonctionnelles :- la respiration de maintenance (Rm), qui est associée à toutes les réactions biochimiques requises pour entretenir la biomasse existante. Le taux de Rm doublerait suite à une augmentation de la température ambiante de 10°C (Q10 = 2) ;- la respiration de croissance (Rg), qui est associée à tous les processus impliqués dans la création de biomasse. Cette composante de la respiration est principalement dépendante de la disponibilité en carbohydrates dans la plante, et donc de la photosynthèse.Ce travail de thèse a pour objectifs de (1) déterminer l'effet instantané (sans acclimatation) et sur le long terme (acclimatation) de l'augmentation de la température nocturne, proche de celle prédite par les scénarios climatiques, sur la respiration et la production de biomasse et de grains, (2) évaluer le coût de Rn en terme de biomasse à l'échelle de la plante entière, (3) estimer la respiration de maintenance (Rm) et sa réponse à l'augmentation de la température, et (4) évaluer l'effet de la valeur Q10 sur la modélisation de la production en biomasse. Pour atteindre ces objectifs, trois expérimentations (dont une inexploitable) ont été conduites en serre, deux en chambres de culture et une au champ, à Montpellier (France) et à la station expérimentale de l'IRRI (International Rice Research Institute, Philippines). L'augmentation modérée de la température nocturne de 1.9°C au champ et 3.5°C en chambre de culture de l'initiation paniculaire à maturité, et de 3.8 à 5.4°C en serre du repiquage à maturité, a entraîné l'augmentation significative de Rn (+13 à +35%). Dans le même temps, cette augmentation n'a pas eu d'effet significatif sur la production de biomasse et de grains des écotypes indica et aus, mais la production en grains de l'écotype japonica a été significativement plus faible. Le coût en biomasse de la respiration, en conditions de température nocturne plus élevée, a augmenté légèrement mais n'a pas été associé à une variation significative de la production de biomasse. L'augmentation de la température nocturne sur le long terme (acclimatation) a eu un impact plus faible sur Rn (facteur de 1.14 à 1.67 entre 21 et 31°C) que l'augmentation instantanée (sans acclimatation) (facteur 2.4 entre 21 et 31°C). Le coût quotidien en biomasse de Rm, a été de 0.3 à 1.2% (feuilles complètement développées) et de 1.5 à 2.5% (plantules entières). La Rm a augmenté d'un facteur 1.49 entre 21 et 31°C et représentait environ 33% de la respiration nocturne. Ce facteur est plus faible que l'hypothèse du Q10 = 2 qui surestime les effets de l'augmentation des températures sur Rm.Le modèle d'analyse de sensibilité a montré que la valeur du coefficient Q10 a un rôle significatif dans la prédiction de la production de biomasse dans les modèles de culture. Le rendement simulé diminue de 9% (Q10 = 2) et de 5% (Q10 = 1.5) lorsque la température moyenne journalière augmente de 2°C. Ainsi, prendre en compte l'acclimatation dans la réponse des plantes à l'augmentation des températures est important pour augmenter la précision des modèles. L'augmentation de la précision des modèles passera aussi par l'analyse des variations de la respiration en conditions naturelles. / In tropical climate, increasing night temperature was reported to be associated with a decline in grain yield in rice. This can be partly due to an increase in night respiration rate (Rn) which causes a depletion of carbohydrate supply available for plant growth. Mitochondrial respiration is commonly divided in two functional components; - Maintenance respiration (Rm) which is associated with all biochemical reactions required to maintain existing biomass. The rate of this respiration component would double when ambient temperature increase by 10°C (Q10 = 2). - Growth respiration which is associated with all processes involved in establishment of new biomass. This respiration component is mainly driven by carbohydrate supply and thus, by the photosynthesis rate. The present work aims to (1) determine the effects of short-term (without acclimation) and long-term (with acclimation) increase in night temperature similar to that projected by future climate scenarios on vegetative biomass production and grain yield; (2) evaluate, in terms of loss of biomass, the cost of Rn at plant scale; (3) estimate the maintenance respiration rate (Rm) and its response to temperature; and (4) evaluate the impact of Q10 value on biomass production. To achieve these objectives, three experiments (one unexploitable) were conducted in greenhouses, two in growth chambers and one in the field, at Montpellier (France) or at the experimental station of IRRI (International Rice Research Institute). The moderate increase in night temperature from panicle initiation to maturity in the field by 1.9°C and in growth chambers by 3.5°C, and form transplanting to maturity in greenhouse experiments by 3.8 to 5.4°C, did affect significantly Rn that increased by 13 to 35%. In the same time, it did not affect significantly biomass production and grain yield for indica and aus cultivars, whereas grain production decline was observed for japonica. Calculated biomass losses due to increased Rn under increased night temperature were important but were not associated with a change in biomass production or grain yield. Effect of long-term exposure to increased night temperature (acclimation) was smaller (factor 1.14 to 1.67 between 21 to 31°C) than that of short-term exposure (without acclimation) (factor 2.4 between 21 to 31°C). In this work, 0.3 to 1.2% (expanded leaves) and 1.5 to 2.5% (whole seedlings) of existing dry biomass was lost daily to Rm. The Rn was composed by about 33% of Rm, which increased by factor 1.49 between 21 and 31°C. This is below the common assumption of Q10 = 2 that thus overestimates the effect of increasing night temperature on Rm.A model sensitivity analysis showed that the Q10 value is important in the prediction of biomass production in crop models. Yield is expected to decline by 9% (Q10 = 2 assumption) and by 5% (Q10 = 1.5 assumption) with increasing mean daily temperature by 2°C. Thus, taking into account the acclimation response to temperature change is important for models accuracy. Making crop models more accurate requires more knowledge thermal effect on respiration in the field.

L'objectif de mon travail de thèse a consisté à étudier la fonction chez le riz d'une famille de facteurs de transcription de type MADS box (OsMADS23, OsMADS25, OsMADS27, OsMADS57 et OsMADS61) homologues au clade AGL17-like d'Arabidopsis thaliana dans le développement du riz. Dans un premier temps, nous avons recherché les profils d'expression des différents gènes étudiés. Nous avons pu mettre en évidence que les gènes OsMADS23, OsMADS25 et OsMADS27 sont des gènes principalement exprimés dans la racine au niveau du cylindre central, OsMADS57 dans les parties aériennes et OsMADS61 au niveau des bases de tige. Nous avons pu également montrer que l'expression de ces gènes est différente en réponse aux stress salin et osmotique, aux hormones et au nitrate. Ceci suggère que ces gènes possèdent des fonctions distinctes et non redondantes.Mon travail s'est ensuite focalisé sur l'étude fonctionnelle du gène OsMADS25 dont l'expression est spécifiquement détectée dans le cylindre central des racines. Le mutant d'insertion Osmads25 présente un phénotype aérien caractérisé par une réduction drastique du nombre de talles, et un phénotype racinaire caractérisé par une diminution importante du nombre de racines adventives. Ce phénotype a pu être mimé par la création de lignées transgéniques sur-exprimant l'ADNc de OsMADS25 en fusion avec le motif dominant-répresseur de la transcription « EAR ». Ces résultats ainsi que la complémentation du mutant Osmads25 par surexpression de l'ADNc correspondant montre que OsMADS25 agit en tant qu'activateur est un régulateur positif du développement des méristèmes axillaires et de racines adventives chez le riz, agissant probablement des racines aux bases de tiges via une voie de signalisation systémique. Des études complémentaires de phénotypage du mutant au niveau histologique sont en cours afin de préciser le rôle joué par OsMADS25 sur l'initiation ou le développement des méristèmes axillaires. Des analyses de qRT-PCR dans les fonds mutant et sauvage ont montré que ce gène est impliqué dans le développement du riz via une voie de signalisation indépendante des strigolactones. En revanche, l'expression de facteurs de transcription comme OsNAC2 et MOC1, connus pour être impliqués dans le développement des talles ou de CRL1, un régulateur de l'initiation des primordia de racines adventives est atténuée chez les mutant Osmads25 suggérant qu'OsMADS25 pourrait, au moins en partie, directement ou indirectement réguler l'expression de ces gènes. Enfin, des analyses de transcriptome différentiel entre Osmads25 et le fond sauvage ont révélé l'inhibition de l'expression chez le mutant de 60 gènes dont neuf ont une fonction relative à des mécanismes de sécrétion, de transport d'auxine, ou de développement. De manière intéressante, l'un d'entre eux RCN4/Oscen4, appartient à une famille de protéines mobiles connues pour réguler l'activité des méristèmes et qui pourrait constituer un relais moléculaire systémique entre les racines et les bases de tiges permettant d'expliquer le phénotype contrôlé par OsMADS25. / The aim of this work was to study AGL17-like clade MADS box transcription factors (OsMADS23, OsMADS25, OsMADS27 and OsMADS61) in rice development. First, we analyzed expression patterns of the different genes. We showed that OsMADS23, OsMADS25 and OsMADS27 are mainly expressed in the central cylinder of roots; OsMADS57 in aerial parts and OsMADS61 in stem base. Then, we showed that all these have a different response to osmotic and salt stresses, nitrate and hormone. This suggests that these genes have distinct and no redundant functions. My work focused on functional characterization of OsMADS25 which is specifically expressed in root stele. T-DNA mutant Osmads25 presents aerial phenotype characterized by drastic reduction of culm number; and also a root phenotype characterized by a strong decrease of adventitious root number. This phenotype was mimicked by the creation of transgenic lines overexpressing cDNA OsMADS25 in fusion with the “EAR” motif, which acts as a dominant repressor of transcription. These results added to mutant complementation by overexpression of corresponding cDNA show that OsMADS25 acts as an positive regulator of axillary meristem and nodal root development in rice; acting probably from root to stem base via a systemic pathway. Complementary studies as regards mutant microscopic phenotyping are in progress to precise the role acting by OsMADS25 on initiation or development of axillary buds. RT-qPCR analyses showed that this gene is involved in rice development by an strigolactones-independent pathway. On the other hand, expression if transcription factors as OsNAC2 and OsMOC1, known to be involved in tiller development, or as CRL1, regulator of adventitious root primordia initiation, are decreased in Osmads25; suggesting that OsMADS25 could directly or indirectly regulate expression of these genes. Eventually transcriptomic analyses between Osmads25 and WT revealed inhibition of expression of 60 genes which 9 have relative function to secretion mechanism, auxin transport or development. Interestingly, one of its, RCN4/Oscen4 belonging to mobile protein family known to regulate meristem activity and which could constitute a systemic molecular intermediary between root and stem base allowing to explain the controlled phenotype by OsMADS25.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS.