Exploring pearl millet root system and its outcome for drought tolerance

Le mil est une céréale d’importance majeure pour la sécurité alimentaire dans les régions arides d’Afrique et d’Inde. Pourtant, elle a fait l’objet de relativement peu d’efforts d’amélioration variétale par rapport à d’autres céréales. En particulier, l’amélioration de son système racinaire pourrait permettre une amélioration de la tolérance de cette plantes aux contraintes physiques qu’elle subit (sécheresse et faible disponibilité en nutriments) et ainsi un accroissement substantiel de la production. L’objectif de ce travail est de caractériser ce système racinaire, en vue de produire des connaissances nécessaires à l’amélioration variétale, axée principalement sur la tolérance à la sécheresse en début de cycle.Dans un premier temps, nous avons décrit précisément la morphologie du système racinaire dans les premiers stades de développement, la dynamique de mise en place des différents axes racinaires ainsi que l’anatomie des différents types de racines. Ce travail a mis en évidence l’existence de trois types anatomiques distincts pour les racines latérales. Nous avons également mis en évidence l’existence de variabilité dans la dynamique de mise en place précoce du système racinaire au sein d’un panel de diversité issu de variétés cultivées, ce qui ouvre la possibilité d’utiliser cette variabilité existante pour l’amélioration du système racinaire. Notre étude a aussi révélé une grande variabilité des profils de croissances au sein des racines latérales.Pour analyser plus avant cette diversité, la croissance d’un grand nombre de racines latérales a été mesurée quotidiennement et un modèle statistique a permis de classer ces racines latérales en trois grandes tendances, selon leurs profils de croissance. Ces trois catégories distinguent des racines avec des forts taux de croissance, et dont la croissance se poursuit après la fin du suivi, des racines avec des taux de croissance intermédiaires et des racines au taux de croissance faible, qui cessent rapidement de pousser. Ces différents types de racines sont répartis aléatoirement le long de la racine primaire et il ne semble pas y avoir d’influence des types racinaires sur les intervalles entre racines latérales successives. Les trois types cinétiques correspondent, imparfaitement cependant, aux trois types anatomiques mis en évidence dans le premier chapitre. Un travail similaire a été effectué sur le maïs, ce qui a permis de comparer ces deux céréales phylogénétiquement proches.Enfin, nous avons recherché de marqueurs génétiques associés à la croissance de la racine primaire, un trait racinaire supposément impliqué dans la tolérance à la sécheresse précoce. Ce travail a nécessité le phénotypage du trait racinaire en question sur panel de lignées de mil fixées, ce qui a confirmé la présence d’une grande variabilité existante pour ce trait. Ces lignées ont ensuite été génotypées par séquençage. Les analyses d’association génotype/phénotype sont en cours.Ce travail de thèse a permis de caractériser plus précisément le système racinaire du mil, relativement mal connu jusqu’à ce jour. Il a fourni des données utiles pour la paramétrisation et le test de modèles fonctionnels de croissance et de transport d’eau. La caractérisation cinétique précise des types de racines latérales est une approche originale et pourra être utilisée chez d’autres céréales. Enfin, les données acquises par génétique d’association devraient pouvoir servir à une meilleure compréhension de la mise en place de ce système racinaire et ouvrent la voie à l’amélioration assistée par marqueurs génétiques pour des traits racinaires chez le mil.