Des expériences innovantes utilisant des parcelles de terrain à température contrôlée ont contribué à expliquer le lien entre les températures du début de l'hiver et le rendement de certaines de nos cultures arables les plus commercialisables.

La technologie de laboratoire et sur le terrain a permis à l'équipe de chercheurs du John Innes Center de simuler des saisons de croissance complètes et d'établir que le refroidissement est important fin novembre/début décembre car il favorise la croissance au début du développement floral de la culture.

Ils ont montré que les plants de colza peuvent subir une phase de développement appelée dormance des bourgeons floraux si la température hivernale est trop chaude. Ce processus physiologique se produit lorsque les bourgeons microscopiques nouvellement formés restent inactifs en attendant que les basses températures signalent la croissance et sont bien compris dans les plantes vivaces qui poussent année après année.

Ce stade de développement n'était pas connu pour les cultures annuelles (celles qui terminent leur cycle de vie en une seule saison de croissance).

Les plants de colza qui ont été refroidis à ce stade de développement clé se sont développés plus rapidement et ont eu un rendement plus élevé, produisant plus de graines par gousse. À l'inverse, les plantes cultivées dans des conditions plus chaudes poussaient lentement et produisaient moins.

Le professeur Steve Penfield, chef de groupe au John Innes Center, déclare qu'"il était surprenant de constater que les annuelles d'hiver ont cette dormance des bourgeons floraux - personne n'a jamais suggéré que ce mécanisme soit important pour le contrôle du temps de floraison des plantes annuelles. Nos expériences plus loin montrent que si les boutons floraux connaissent des températures plus chaudes que la moyenne, la croissance ralentit et les plantes produisent des fleurs aberrantes et un faible rendement. À l'inverse, nous savons que si les plantes se refroidissent à ce stade, cela favorise une croissance plus rapide et un rendement plus élevé.

Des études antérieures ont montré une forte corrélation entre les températures de fin novembre-début décembre et le rendement de cultures telles que le colza, qui sont des annuelles d'hiver, plantées à l'automne et récoltées l'été suivant.

Des températures plus froides pendant cette fenêtre météorologique sont liées à des rendements plus élevés, tandis que des températures plus chaudes entraînent des rendements plus faibles. Les différences de conditions au cours de cette fenêtre météorologique importante expliquent une variation allant jusqu'à 25 % du rendement total.

Comprendre les raisons des corrélations statistiques entre le climat et le rendement est important pour prédire l'impact du changement climatique sur la production agricole et pourrait être utilisé pour développer des stratégies pour adapter la culture afin de produire des rendements plus élevés avec des hivers plus chauds.

Le premier auteur de l'article, le Dr Carmel O'Neil, déclare qu'ils "veulent comprendre l'effet du changement climatique sur les rendements des cultures au Royaume-Uni. Pour prédire ces effets et y répondre, nous devons comprendre tous les processus par lesquels les variations météorologiques affectent le rendement. Et c'est ce que nous avons fait ici dans cette étude - prouver expérimentalement ce que nous avons vu précédemment dans des études corrélées."

Dans ce que l'on pense être un ensemble unique d'expériences, les chercheurs ont utilisé des salles à environnement contrôlé intérieures programmées pour simuler une saison de croissance annuelle d'hiver en fonction des données météorologiques recueillies dans une ferme.

Après l'essai en intérieur contrôlé en laboratoire, l'équipe a déplacé l'expérience vers un essai sur le terrain, en utilisant un système de parcelles de terrain chauffées à l'extérieur sur le site d'essais sur le terrain et d'expérimentation du John Innes Centre, Church Farm.

Les résultats des essais en laboratoire et sur le terrain étaient les mêmes, des conditions plus chaudes ont entraîné une croissance plus lente et un rendement réduit.

À l'aide de techniques moléculaires, l'équipe a analysé les gènes exprimés dans les tissus des bourgeons des plants de colza oléagineux qui étaient affectés par les changements de température. Cela a montré qu'un gène de réponse au refroidissement bien connu appelé FLC assurait la médiation de la réponse de dormance des bourgeons des plantes aux températures hivernales.

Le professeur Penfield a ajouté qu'ils "avaient vu cette corrélation entre le refroidissement et le rendement dans les données, mais jusqu'à présent, nous ne pouvions pas dire que le refroidissement était lié à la physiologie de la culture - ce n'est pas par exemple que le refroidissement tue simplement une maladie ou un ravageur - bien qu'il puisse le faire aussi. Mais nous savons maintenant pourquoi le refroidissement influence les rendements et c'est un effet physique sur le taux de croissance des plantes.

Des recherches antérieures ont identifié l'importance de la température sur un processus de développement biologique des plantes appelé vernalisation, qui se produit en octobre chez les plantes de colza.

En identifiant qu'il existe un deuxième processus sensible à la température, la dormance des bourgeons, qui se produit plus tard dans la saison de croissance, les chercheurs et les sélectionneurs peuvent nous aider à mieux répondre au défi du changement climatique. Une stratégie à l'étude consiste à identifier des variétés moins sensibles à la température.

La recherche a été publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences . + Explorer plus loin

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