Animation : Marion PRUDENT

Grâce à leur capacité à fixer l’azote atmosphérique, les légumineuses représentent une source d’azote « biologique » (à la différence des intrants azotés) pour les systèmes de culture. Toutefois, elles sont actuellement peu représentées dans les systèmes de culture actuels car l’intensification de l’agriculture a remplacé cette fonction biologique par l’apport d’engrais chimiques. Les légumineuses ont par conséquent un rôle clé à jouer dans l’évolution de l’agriculture vers des systèmes de culture reposant sur une gestion agroécologique  des ressources.

La faible représentation des légumineuses dans nos agrosystème est en partie causée par des rendements limités notamment en raison de  leur forte sensibilité aux stress abiotiques dont l’intensité et la fréquence sont amplifiés par le changement climatique actuellement en cours.

Dans ce contexte, l’objectif finalisé de l’équipe d’Ecophysiologie des Légumineuses est de contribuer à la conception d’idéotypes de légumineuses annuelles (à titre d’exemples : pois, féverole, soja, lentille,…), fournissant des services écosystémiques, valorisant les interactions avec les microorganismes du sol, et adaptées au changement climatique.

Nos travaux consistent en une démarche analytique écophysiologique qui caractérise les réponses des légumineuses à certains facteurs biotiques et abiotiques, avec une approche structure-fonction intégrant les apports et flux azotés, carbonés et hydriques à l’échelle de la plante entière. Cette démarche, couplée à d’autres disciplines (notamment transcriptomique, métabolomique, écologie microbienne) prend en compte la variabilité génétique intra ou interspécifique, en interaction avec les généticiens et les physiologistes moléculaires du pôle GEAPSI, les écologues microbiens et les pédologues du pôle BIOME.

Notre démarche est appliquée à 4 thématiques principales :

• L’étude de la réponse des plantes ou peuplements aux stress abiotiques simples, répétés ou combinés de début de cycle (températures hivernales, stress hydrique) et/ou de fin de cycle (fortes températures, stress hydrique).
• La caractérisation de la mise en place des interactions trophiques (incluant l’étude de la rhizodéposition) entre légumineuses et communautés microbiennes du sol (dont les symbiotes) et de leur impact sur la nutrition hydro-minérale de la plante.
• L’analyse de la tolérance et de la résilience de la nutrition azotée de la légumineuse vis-à-vis du stress hydrique, en interaction avec les communautés microbiennes du sol.
• L’étude de l’impact des régimes de précipitation sur les interactions entre la plante et les microorganismes du sol (bactéries, champignons), et les conséquences de celles-ci sur les cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote dans le sol.

Ces travaux analytiques et/ou leur intégration dans des modèles nous permettent d’identifier des traits de légumineuses déterminant des caractères d’adaptation aux changements globaux  ou des services tels que :

• Les caractères d’adaptation au changement climatique de peuplements de pois sont identifiés via le développement et l’utilisation du modèle de culture AZODYN-PEA, en collaboration avec des climatologues qui réalisent des projections climatiques.
• Les caractères valorisant les interactions positives entre légumineuses et communautés microbiennes du sol (symbiotes et non-symbiotes) pour une meilleure nutrition hydrominérale de plante.
• Les caractères impliqués dans la production de services écosystémiques liés à l’azote, via la quantification des flux d’azote générés au champ par une diversité d’espèces de légumineuses (durant leur culture, l’interculture et la culture qui suit).

Pour nous soutenir dans nos démarches, nous réalisons des développements méthodologiques. En particulier, les travaux analytiques sont intégrés dans des modèles, visant à représenter le fonctionnement des légumineuses soit à l’échelle de la plante entière, avec le modèle d’architecture racinaire PEA-NOD (coll. UR PSH), soit à l’échelle du peuplement, avec le modèle de culture AZODYN-PEA (coll. UMR Agronomie). Les mesures écophysiologiques s’appuient sur un dispositif expérimental spécifique au sein de la plate-forme de phénotypage haut-débit 4PMI dans laquelle nous développons des dispositifs de cultures en rhizotrons ainsi que les méthodologies d’analyse d’image associées.