Maîtrise des Procédés en vue d’améliorer la qualité et la sécurité des aliments, Utilisation des ogm, Analyse des risques en agroalimentaire. Ouagadougou, 8-11








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Maîtrise des Procédés en vue d’améliorer la qualité et la sécurité des aliments, Utilisation des OGM, Analyse des risques en agroalimentaire.Ouagadougou, 8-11 Novembre 2005.

LA MICROTUBERISATION CHEZ LA POMME DE TERRE - VOIE D’AMELIORATION ET D’ADAPTATION DE LA QUALITE NUTRITIONNELLE DES TUBERCULES

Ramatou Djrmakoye Seyni Sidikou1, Darashin Sihachakr2, Danièle Lavergne3, Aimé Nato 2, Daniel Ellisseche4, Bernard Jouan5, Georges Ducreux2
1 Université A.M de Niamey, BP 12022 Niamey (Niger).2 Laboratoire de Morphogenèse Végétale Expérimentale, Bât. 360, Université Paris Sud, 91405 Orsay Cedex, France.3 Institut de Biotechnologie des Plantes, Bât. 630, Université Paris Sud, 91405 Orsay Cedex. 4 INRA Station d’amélioration de la pomme de terre et des plantes à bulbes, Keraïber, 29260 Ploudaniel, France.5 INRA/ENSAR Biologie des Organismes et des Populations appliquée à la Protection des Plantes [BiO3P], Domaine de la Motte, BP 35327-F, 35650 Le Rheu Cedex, France.

* Auteur correspondant : rsidikouseyni@yahoo.com
Mots Clés : Solanum tuberosum L. ; microtubérisation ; saccharose ; BAP (6 Benzylaminopurine) ; protéines solubles ; amidon.
1. RESUME
Des recherches sur la mise en œuvre et la gestion de la microtubérisation ont été réalisées à partir de 10 variétés de Pomme de terre (Solanum tuberosum L.) choisies pour leur meilleure adéquation aux conditions de culture au Sahel, sur la base des premiers essais au champ. Afin de définir des conditions optimales de microtubérisation, des études comparatives ont été menées à l’obscurité et à 20°C, sur 2 gammes de milieux de tubérisation, avec une concentration en saccharose variant de 20 à 120 g.l-1, en présence ou non d’une cytokinine (BAP, 6 Benzylaminopurine), avec une concentration variant de 0 à 5 mg.l-1. Kennebec, Désirée et Sahel présentent de meilleures aptitudes à la microtubérisation. Les variétés testées peuvent tubériser même avec une faible dose de saccharose, et dès la 1ère semaine. Les meilleurs rendements s’observent avec plus de 80 g de saccharose par litre de milieu. Le rendement en masse des microtubercules est proportionnel à leur maturité et au pourcentage de saccharose dans le milieu. L’addition de saccharose et de BAP favorise l’induction de la tubérisation. Il n’y a pas de phénomène de dormance des microtubercules. Les analyses biochimiques conduites montrent que les teneurs en protéines solubles totales, saccharose et amidon sont proportionnelles à la quantité de saccharose et de BAP dans le milieu.
2. INTRODUCTION
Dans le cadre d’un programme de recherche-développement sur la pomme de terre (Solanum tuberosum L.) au Sahel, un ensemble d’essais variétaux à partir de minitubercules a été mené au Burkina-Faso, au Mali et au Niger, avec la collaboration du SOC International, de l’INRA de Rennes et Ploudaniel et de l’Université Paris XI d’Orsay [1, 2]. L’obtention de microtubercules comme étape de départ d’un système local de production de minitubercules pourrait assurer à terme l’approvisionnement des utilisateurs de plants. A cet effet, des recherches sur la mise en œuvre et la gestion de la microtubérisation ont été menées au Laboratoire de Morphogenèse Expérimentale d’Orsay, à partir de 10 variétés pomme de terre choisies pour leur meilleure adéquation avec les conditions de culture au Sahel. Ceci afin de déterminer les variétés ayant les meilleurs taux de tubérisation tout en étant les moins exigeantes en de milieu de culture, c’est à dire des génotypes entraînant des coûts de production les plus faibles.

La microtubérisation est sous la dépendance des facteurs externes, mais avant tout du génotype. La photopériode est le principal facteur externe : jours courts ou obscurité induisent la formation des microtubercules [2, 3, 4].

Au niveau des facteurs nutritionnels, le saccharose intervient dans le processus de la tubérisation en induisant la synthèse de nombreuses protéines comme la patatine ou l’ADP glucose pyrophosphorylase [5]. Il induit et active l’expression des gènes dirigeant la synthèse de l’amidon, et par là même son accumulation dans les tubercules [6]. Parmi les multiples activateurs de croissance, les cytokinines jouent le rôle majeur en matière d’induction de la tubérisation chez Solanum tuberosum L.[7].

Nous nous sommes intéressés dans ce travail à l’impact des variations de concentration en saccharose et en cytokinine BAP sur la microtubérisation de 10 génotypes tétraploïdes de pomme de terre.
3. MATERIELS ET METHODES
Les travaux de microtubérisation ont porté sur dix variétés cultivées in vitro pendant 2x8 semaines à l’obscurité et à 20°C, sur 2 gammes de milieux de tubérisation, d’abord avec une concentration en saccharose variant de 20 à 120g/l, puis avec une concentration en BAP variant de 0 à 5mg/l avec une concentration fixe de saccharose de 100 g/l.

Les microtubercules récoltés, calibrés, comptés et pesés, ont subi des analyses biochimiques tels que le dosage de :

  • protéines solubles totales selon la méthode de Sedmak et Grossberg [8];

  • saccharose de manière indirecte par des réactions couplées avec l’hexokinase et la phosphoglucoisomérase, après action d’une invertase commerciale :

Saccharose + H2O ---- (Invertase)----- Glucose + Fructose

  • amidon par hydrolyse de celui ci en résidus glucose en utilisant une amyloglucosidase (AMG) Boehringer à pH 4,5-4,8.


4. RESULTATS ET DISCUSSIONS
4.1. Expérimentation in vitro : Microtubérisation

Les variétés de S. tuberosum peuvent tubériser même à faible dose de saccharose, et sans substance de croissance, dès la 1ère semaine [9]. Cependant, les meilleurs rendements s’observent autour de 80, 100 et 120 g de saccharose par litre de milieu, et augmentent avec la BAP. Le rendement en masse est proportionnel à leur maturité et à la quantité de saccharose et de BAP dans le milieu. Il n’y a pas de phénomène de dormance au niveau de ces microtubercules, la germination pouvant être déclenchée à la moindre élévation de température au dessus de 25°C.
4.2. Dosage biochimique des protéines solubles dans les microtubercules

Au niveau de la gamme Saccharose, la teneur en protéines solubles totales est variable selon les génotypes et est corrélée à la quantité de saccharose dans le milieu (Figure 4a). Les variétés les plus riches en protéines solubles sont Atlas (8,15 µg de protéines par mg de matière fraîche), Sri (7,29 µg), Sahel (6,76 µg), Claustar (6,29 µg), Kennebec (6,21 µg) (Figure 4a).

Au niveau de la gamme BAP, les teneurs les plus élevées en protéines solubles totales par mg de matière fraîche ont été relevées chez Atlas (7,88 µg de protéines par mg de matière fraîche), suivie de Sahel (6,74 µg), Spunta (6,05 µg), Claustar (5,96 µg), Buck (5,88 µg), Kennebec (5,80 µg), Aïda (5,45 µg).
4.3. Dosage biochimique du saccharose dans les microtubercules

Au niveau de la gamme Saccharose, la teneur en saccharose augmente avec les quantités de saccharose et de substance de croissance des milieux. Elle est plus élevée chez Sahel (14,7 µg de saccharose par mg de matière fraîche), suivie de Kennebec (8,96 µg), Claustar (7,87 µg), Aïda (6,55 µg), Atlas (6,4 µg). La présence de saccharose pourrait être un indicateur précoce de la mise en œuvre des modifications métaboliques nécessaires à l’induction et à la formation du tubercule à l’extrémité du stolon [10].

Au niveau de la gamme BAP, les teneurs les plus élevées en saccharose, variant de 2 à 1 µg (sur T20) et de 3 à 1 µg (sur T0), ont été dosées chez Claustar, Sahel, Kennebec, Atlas, Pamina, Désirée, Aïda Spunta.
4.4. Dosage biochimique de l’amidon dans les microtubercules

Au niveau de la gamme saccharose, la teneur en amidon augmente avec les concentrations de saccharose et de cytokinine des milieux de tubérisation. Elle est plus élevée chez Claustar (1 µg d’amidon par mg de matière fraîche ), suivie de Sahel (0,94 µg), Buck (0,89 µg), Kennebec (0,82 µg), Spunta et Sri (0,79 µg), Atlas (0,72 µg), Aïda (0,70 µg), Désirée (0,61 µg). Cette accumulation d’amidon est un indicateur précis pour l’initiation de la tubérisation [10].

Au niveau de la gamme BAP, les teneurs les plus élevées amidon, variant de 0,6 à 0,3 µg (sur T20) et 0.6 à 0,2 µg (sur T0), ont été obtenues chez Atlas, Kennebec, Aïda, Désirée, Sahel, Claustar, Atlas, Spunta.

5. CONCLUSION
Les résultats obtenus devraient permettre la mise en œuvre et la gestion de la microtubérisation comme outil biotechnologique pour les premières étapes de la production de semences de pomme de terre pour l’ensemble des cultivars testés. La BAP aurait plutôt une influence sur l’induction de la microtubérisation, alors que le saccharose aurait un rôle double, inducteur et nutritionnel. Les teneurs en protéines solubles totales, en saccharose et en amidon, bien que variables selon les génotypes, augmentent avec la richesse du milieu de tubérisation. Les taux de substances dosées les plus élevés ont été obtenus, par ordre décroissant, chez : Sahel, Atlas, Aïda, Claustar, Kennebec, Désirée (sur gamme de saccharose) ; Atlas, Kennebec, Claustar, Aïda, Sahel, Désirée (sur gamme de BAP).

L’objectif principal de cette étude étant de trouver des génotypes économiquement rentables pour les régions sahéliennes caractérisées par des conditions climatiques et économiques défavorables, l’idéal serait d’identifier des variétés tubérisant précocement, peu exigeantes en substance de croissance, et contenant des taux de matières nutritives élevés (amidon et protéines). Atlas, Sahel, Claustar, Aïda, répondant à des concentrations faibles de BAP et riches en matières nutritives, peuvent répondre à cette attente. La microtubérisation, par sa facilité de mise en œuvre et par la possibilité d’accès à une diversité variétale, par ses conditions de stockage peu onéreuses, par la possibilité de produire en permanence, représente un moyen de contribuer au développement de la culture de pomme de terre dans les régions sahéliennes.
Remerciements.

Cette étude a été possible grâce à la collaboration de l’Université A.M. de Niamey, du Comité Nord de Beaurains, de l’INRA de Rennes et de Ploudaniel, du SOC International, du Laboratoire de Morphogenèse Végétale Expérimentale de l’Université Paris XI d’Orsay, de Bretagne Plants dont la contribution financière a permis de mener à bien les analyses biochimiques.
Références bibliographiques

[1]. Jouan, B. ; Riquier X. et Vanderhofstdat B. La Pomme de Terre Française 511 (1999) 52-56.

[2]. Ducreux, G. Acta Bot. Gallica.142 (1995 ) 285-288.

[3]. Seabrook, JEA; Coleman, S et Levy, D. Plant Cell, Tissue and Organ Culture.34 (1993) 43-51.

[4]. Belleti, P.; Lanter, S.; Lotito, et Saracco, F. Acta Horticulturae 362 Seed Research in Horticulture V (1994) 141-149.

[5]. Jackson, SD.Plant Physiol 119 (1999) 1-8.

[6]. Bànfalvi, Z.; Molnàr, A,; Lakatos, L.; Hesse, et Höfgen, R. Plant Science. 147 (1999) 81-88.

[7]. Ewing EE. In Plant Hormones. Kluwer Academic Pub. :The Netherlands, 1995, pp. 698-724.

[8]. Sedmak, J.J. et Grossberg, S.E. Analytical Biochem. 79 (1977) 544-552.

[9]. Garner, N. et Blake, J. Annals of Botany . 63 (1989) 663-674.

[10]. Xu, X.; van Lammeren, A.A.M.; Vermeer, E. et Vreugdenhil, D. Plant Physiol 117 (1998) 575-584



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