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Colza et Soufre: cycle du soufre et mobilisation des composés soufrés et azotés en réponse à une oligotrophisation en soufre – COSMOS

Résumé de soumission

L'élément soufre (S), tout comme l'azote (N), est un macroélément essentiel pour la croissance des plantes et la qualité des produits végétaux récoltés (1, 2). Le soufre est également nécessaire à la formation de peptides (glutathion, phytochélatines, métallothionéines), de protéines, de vitamines ou de métabolites secondaires riches en S (3, 4) qui ont des rôles cruciaux chez les végétaux dans la protection contre les agents pathogènes fongiques (SIR : Sulphur-Induced Resistance, 5), dans les réactions rédox (6) et dans les mécanismes de détoxications des métaux lourds ou des xénobiotiques (7, 8, 9). Depuis quelques années, le soufre est en passe de devenir l'élément limitant majeur de la croissance des plantes (10, 9, 1). Certaines estimations prédisent une carence en soufre dans un avenir proche (11) à l'échelle mondiale (au Canada, aux USA, en Australie ou encore en Inde) et plus particulièrement dans l'ouest de l'Europe. Cette oligotrophisation en S est liée à plusieurs phénomènes : - la forte réduction des émissions de SO2 liées aux mesures de restriction en matière de pollution atmosphérique, (les retombées de soufre atmosphérique par déposition ont considérablement diminué au cours des deux dernières décennies ; 11, 12), - la culture de plantes à fort rendement ou à forte exigence en S, - aux systèmes de cultures intensives, - au déclin de l'emploi de produits antifongiques à base de soufre. Les conséquences agronomiques d'une carence en sulfate (SO42-) sont rapidement décelables sur le niveau de production et la qualité des graines. En effet, chez un grand nombre de plantes, la carence soufrée affecte la qualité grainière en modifiant la composition en protéines de réserve des graines (13, 14, 15, 16) et leur niveau d'accumulation ainsi que la composition des lipides des graines (17, 18). Dans le grain de blé, une carence en S conduit à l'appauvrissement en protéines soufrées qui a pour conséquence de diminuer les qualités boulangères des farines extraites (19). Chez le colza, la teneur en lipides et la composition en acides gras de l'huile de colza sont fortement altérées par une limitation de la disponibilité en S du sol (18). Au niveau physiologique, la carence en SO42- se manifeste par une chute de la conductance hydraulique des racines et au niveau foliaire, par une baisse de la transpiration et par la fermeture des stomates aboutissant à une réduction de l'assimilation de CO2 (19). Cette inhibition de la photosynthèse est accentuée par la perte du photosystème II (20, 21, 16), une baisse de la teneur en chlorophylle (symptôme de chlorose), et une réduction de l'activité de la PEPcase (21), et de la Rubisco (22). De plus, chez Arabidopsis thaliana, des travaux récents (16, 23) ont montré que la carence en sulfate engendrait une réorientation du métabolisme du carbone vers la formation d'énergie, via l'inhibition de la synthèse d'amidon et de saccharose, et l'induction de la glycolyse, de la dégradation des lipides et de certaines réactions du Cycle de Krebs. Non seulement la diminution de la disponibilité en soufre provoque des modifications importantes de l'activité des enzymes de l'assimilation réductrice du soufre en stimulant notamment l'activité de l'ATP sulfurylase (24, 21) mais elle perturbe également le métabolisme de l'azote. Une carence en S entraîne notamment : - une diminution de l'absorption et de la translocation du nitrate (25, 19, 26), - une forte chute de la teneur en protéines des feuilles (forte dégradation de la Rubisco, arrêt des synthèses protéiques liées au déficit en acides aminés soufrés), - une augmentation des teneurs en nitrate, ammonium et acides aminés (principalement glutamine et asparagine) (25, 27, 19) ce qui pourrait aboutir à la répression de l'influx de nitrate (19, 26), - une inhibition des enzymes impliqués dans la voie d'assimilation du nitrate (28, 1). Des travaux récents montrent que l'amplitude des effets de la c

Coordination du projet

Jean Christophe AVICE (Université)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 150 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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