Etudes des marqueurs morphologiques, biochimiques et moléculaires des génotypes d'opuntia, en relation avec le développement dans des conditions de stress salin

Abstract

Le stress salin a un impact négatif sur la croissance et le développement végétal et constitue un défi agronomique majeur. L’Opuntia, plante bien adaptée à l'aridité contribue à la valorisation des sols marginaux. La sélection de génotypes appropriés par les marqueurs morpho-physiologiques, biochimiques et moléculaires est indispensable pour la valorisation des ressources génétiques de ce genre. Afin de sélectionner des espèces d’Opuntia tolérante à la salinité et identifier les paramètres les plus discriminants et les marqueurs de tolérance, nous avons analysé et évalué, en guise de prospection préliminaire, le comportement de cinq espèces d’Opuntia (O. ficus indica Mill. f. inermis, O. amycleae, O. streptacantha, O. robusta var. robusta et O. engelmannii var. longuiformis) vis-à-vis d'une contrainte saline. À cet effet, des cladodes homogènes, sont cultivés en pots remplis de sable inerte et arrosées de manière hebdomadaire par l’eau du robinet. Le stress salin n’est appliqué qu’après l’apparition des cladodes jeunes. Quatre concentrations de NaCl 0 (témoin), 200 mM, 400 mM et 600 mM ont été appliqués pendant 60 jours. Trente-deux paramètres morpho-physiologiques et biochimiques ont été analysés. Les résultats ont montré que le stress salin a un effet dépressif sur la croissance et le développement des différentes espèces d’Opuntia étudiées. Les pigments chlorophylliens et les teneurs relatives en eau sont également réduits. Tandis que celle en Na+, K+, Ca2+, proline et en sucres solubles augmentent. D’après l’analyse et la comparaison de Fobservé, le poids frais des cladodes jeunes admis comme marqueur morphologique de stress, les teneurs en chlorophylle totale et « a » au niveau des cladodes jeunes sont admises comme marqueurs physiologiques de stress, la teneur en K+ dans la partie aérienne est admise comme marqueur minéral de stress, la teneur relative en eau au niveau des cladodes âgées est admise comme marqueur hydrique de stress. Parmi les composés azotés et les composés carbonyliques étudiés, la teneur en sucre soluble totale au niveau des cladodes jeunes est admise comme marqueur biochimique de tolérance à la salinité. L’intégration de l’ensemble des paramètres étudiés précédemment, montre que certains d’eux discriminent nettement entre le comportement des espèces d’Opuntia étudiées, sous stress sévère (600 mM), d’autres le sont sous stress faible (200 mM) ou sous stress modéré (400 mM). En effet, sous stress salin faible, la teneur en chlorophylle totale au niveau des cladodes jeunes est le paramètre le plus discriminant. Sous stress salin modéré, les résultats montrent que la teneur en chlorophylle totale dans les cladodes jeunes est plus discriminante. Alors que sous stress salin sévère, la teneur en chlorophylle « a » dans les cladodes jeunes est plus discriminante. L’Analyse en Composantes Principales a confirmé les résultats cités précédemment. La Classification Ascendante Hiérarchique doit considérer chaque niveau de stress séparément. Les résultats obtenus suivant cette stratégie montrent que sous stress faible et modéré la majorité des espèces sont résistantes, alors que sous stress sévère, 3 groupes peuvent être distingués ; le premier plus tolérant au sel comprend l’O. engelmannii, le deuxième moyennement tolérant comprend l’O. sreptacantha et le dernier sensible comprend l’O. ficus indica. Nous avons constaté que l’O. engelmannii, est plus tolérante au stress salin que les espèces jugées sensibles l’O. robusta et l’O. amycleae qui ont totalement affectée par le stress salin. Ainsi, d'après nos analyses, il s'avère que le degré de tolérance de l'O.engelmannii est étroitement reposante sur son aptitude à maintenir l'activité photosynthétique et sa capacité d'accumulation de sucres solubles et de proline. L’analyse des profils RAPD générés pour l’ensemble des espèces et des variations épi-génétiques en conditions de stress salin indique la présence de différences de marqueurs entre les plantes témoins (0 mM) et stressées (200 mM, 400 mM, 600 mMNaCl). En effet, certaines bandes sont présentes aussi bien chez les plantes témoins que chez celles qui sont stressées, d’autres sont révélés que chez les témoins et de nouvelles bandes apparaissent chez les plantes stressées. L’ADN obtenu à partir des plantes de l’O.engelmannii sous stress sévère 600 mM enregistre l’apparition de trois bandes spécifiques de la tolérance à la salinité. Le présent cas d’études nous indique qu’une concentration égale à 600 mM est une concentration inductrice de variations épigénétiques. Les 15 marqueurs spécifiques détectés dans le cadre de ce travail pourraient être fortement utiles dans les études de sélection assistée par marqueurs en condition de stress salin chez l’Opuntia.