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Ce numéro de la revue Fourrages présente les résultats des travaux du projet Climagie du métaprogramme Adaptation au changement climatique de l'agriculture et de la forêt (ACCAF) de l'Inra; Les modélisateurs ont progressé dans la façon de simuler l'évolution de la production de fourrage au cours de l'exploitation de la prairie, en utilisant de nouveaux modèles numériques basés sur les réponses individuelles des composantes de la prairie aux variables du microclimat, notamment la température, l'eau et le rayonnement. Ces modèles individu-centrés permettent de simuler l'état et la croissance des talles et des ramifications individuelles pour la plupart des types de graminées et de légumineuses fourragères. Virtual Grassland est un modèle qui associe ainsi plusieurs espèces composant une prairie semée multispécifique et permettra de prendre en compte la variabilité intra-spécifique. Au-delà des cycles successifs de production végétative, et sur la base de modèles de céréales, ces nouveaux modèles simulent aussi la production individuelle de graines des plantes. Le couplage avec des approches de génétique quantitative appliquées aux caractères fonctionnels des plantes, permet de relier le fonctionnement écophysiologique du peuplement à la composition génétique de la génération suivante. Ces progrès ouvrent des perspectives d'applications en sélection et dans la rationalisation des mélanges variétaux préconisés pour les prairies semées pour adapter ces cultures au changement climatique.

L’effet de complémentarité observé sur la biomasse aérienne des mélanges prairiaux conduit en général à une utilisation plus complète des ressources. En revanche la réponse de la biomasse des racines des mélanges reste moins claire à cause d’un manque de données. Sous stress hydrique sévère, les racines profondes (> 50 cm) jouent un rôle clé pour augmenter la résistance à la sécheresse des espèces ainsi que leur récupération tandis que les racines de surface (0-20 cm) sont soumises à un stress marqué qui peut conduire à leur mortalité. L’effet de complémentarité peut permettre aux mélanges prairiaux d’augmenter leur résistance et récupération à un stress hydrique sévère. Dans ce travail nous avons comparé la réponse à un stress hydrique sévère et après réhydratation des racines profondes de mélanges (1, 2 et 5 espèces) d’espèces issues de prairies de moyenne montagne. Hors stress hydrique, nous avons observé que la densité des racines profondes a augmenté dans les mélanges par rapport aux monocultures. En revanche cette surproduction de racines n’est pas observée dans le traitement sécheresse. Les mélanges les plus complémentaires contenant une espèce à enracinement superficiel (trisète, pâturin des prés) et une espèce à enracinement profond (dactyle, fétuque) ont eu une surproduction de racines profondes à la fin du stress et après réhydratation. On peut faire l’hypothèse que la trisète et le pâturin ont eu un effet positif sur la densité des racines profondes du dactyle et de la fétuque. En conclusion, le stress hydrique a modifié la mise en place de la surproduction de racines en profondeur, ce qui a probablement limité la résistante au stress des mélanges et la récupération à court terme. L’analyse à plus long terme (+1 an) est en cours pour comprendre la dynamique temporelle des racines profondes et des racines de surface de ces mélanges ainsi que le suivi de l’arrière effet du stress hydrique., The complementary effect observed on the aboveground biomass of grassland mixtures generally results in a more complete use of resources. However the response of root biomass mixtures remains less clear because of a lack of data. Under severe water stress, the deep roots (> 50 cm) are key organs to increase the species resistance and recovery while roots present at shallow soil layer (0-20 cm) are subject to a marked stress that can lead to their mortality. We expect that the complementary effect can allow grassland mixtures to increase their resistance and recovery to severe water stress. In this study we compared the response to severe water stress and after rehydration of the deep roots of mixtures (1, 2 and 5 species) of species originated from upland grassland. Under well-watered conditions, we observed that the density of deep roots increased in the mixtures compared to monocultures, whereas it was not observed in the drought treatment. The most complementary mixtures containing a shallow-rooted species (yellow oat-grass, Kentucky bluegrass), and a deep rooted species (cocksfoot, tall fescue) had an overproduction of deep roots at the end of stress and after rehydration. We can hypothesize that yellow oat-grass and Kentucky blue grass had a positive effect on the density of the deep roots of cocksfoot and tall fescue. In conclusion, water stress altered the development of the overproduction of deep roots, which may have probably limited the drought stress resistance and short term recovery of mixtures. The longer-term analysis (one year) is underway to understand the temporal dynamics of deep roots and surface roots of these mixtures as well as monitoring of lag effect of water stress.

La durabilité des prairies est menacée sous changement climatique surtout en zones méditerranéennes. Comme une biodiversité élevée est reconnue pour stabiliser les communautés végétales, cette étude a testé si des mélanges d’espèces fourragères avec des stratégies fonctionnelles racinaires contrastées pouvaient améliorer les prélèvements hydriques et la résilience des couverts sous sécheresses sévères. Des monocultures et des mélanges bi ou tri-spécifiques de graminées pérennes ont été comparés dans un essai au champ sous sécheresse estivale moyenne et extrême dans le sud de la France. Les traits racinaires ont permis de calculer l’identité fonctionnelle (traits moyens des espèces associées) et la diversité fonctionnelle (différence de traits) pour chaque mélange. Overyielding et résilience ont été estimés par des mesures de biomasses aériennes (AGB). La fraction de l’eau du sol transpirable par les plantes (TTSW) a été mesurée. Pour tous les traitements et niveaux de sécheresse, AGB et résilience sont très corrélés à TTSW et profondeur racinaire. L’identité fonctionnelle racinaire permet de mieux expliquer les réponses d’overyielding et de résilience que la diversité fonctionnelle. Ces résultats ont des implications pour la conception de mélanges fourragers adaptés aux zones sèches., The sustainability of grasslands is threatened under climate change especially in Mediterranean areas. As biodiversity is increasingly recognized to enhance and stabilize processes within plant communities, we aimed to test whether the associations of forage species with contrasting belowground functional strategies improve soil water use and resilience of biomass productivity under increasing summer aridity. Monocultures and bi- or tri-specific mixtures of perennial grasses were compared in a 3-years field experiment under either an average or an extreme summer drought scenario in southern France. From the measured root traits, both the functional identity (mean traits of associated species) and the functional diversity (trait differences) were calculated for each mixture. Overyielding and resilience were assessed from seasonal aboveground biomass (AGB). Total Transpirable Soil Water (TTSW) was derived from monthly soil water content monitoring. Across all treatments and drought scenari, AGB productivity and resilience were highly correlated with TTSW and root depth. The functional identity of mixtures better explained overyielding and resilience responses than the functional diversity. These results provide sound agro-ecological rules to design suitable associations of species for drought-prone areas.

L’adaptation de populations de plusieurs espèces fourragères communes (fétuque élevée, dactyle, luzerne cultivée) à des zones du pourtour méditerranéen offre des ressources génétiques intéressantes pour l’adaptation de ces espèces au changement climatique à venir dans les zones du sud-ouest de l’Europe. Ces populations méditerranéennes se caractérisent par une croissance hivernale plus active, une meilleure résistance au déficit hydrique estival, et éventuellement par une dormance estivale (graminées) partielle comparativement aux variétés tempérées actuellement utilisées. L’objectif de la présente étude est de tester l’hypothèse selon laquelle le mélange de variétés de types tempéré et méditerranéen, en végétation fourragère mono- ou bi-spécifique, permet effectivement une meilleure productivité et/ou stabilité dans l’année, et une meilleure résilience sur plusieurs années. Un essai a été conduit au champ à Lusignan (France) et à Vaiamonte (Portugal). Les cultures d’espèce et de variété en pur confirment le comportement déjà connu des variétés méditerranéennes et mettent en évidence le différentiel positif plus marqué en faveur des variétés méditerranéennes lorsque la température hivernale est douce. La surproductivité des mélanges de variétés n’est pas observée dans le cas de mélanges monospécifiques, mais apparait en revanche dans le cas de mélanges bispécifique luzerne-graminée. De plus, dans tous les cas de mélange, une meilleure stabilité du rendement est observée entre les différentes récoltes de l’année., The adaptation of several perennial forage species (Tall fescue, Perennial ryegrass, Cocksfoot, Alfalfa) to Mediterranean conditions offers genetic resources for further breeding those species in order to adapt them to the projected climate in the South Western of Europe. Such populations exhibit a more active winter production, a better summer drought resistance, and sometimes a partial summer dormancy when compared to currently used temperate cultivars. The objective of this study is to test whether the mixture of varieties both in pure or mixed species, allow for a higher annual productivity and/or yield stability, and a higher resilience over several successive years. A trial was followed in the field in Lusignan (France) and Vaiamonte (Portugal). The crop in pure stands of species and varieties confirm the well-established pattern in Mediterranean populations, which produce more under winter conditions as long as temperatures stay mild. There is no overproduction of mixtures of varieties when grown in pure stands, but mixing varieties improves the mixed species stands’ productivity (alfalfa / grass). Furthermore, all kinds of mixtures exhibit a higher yield stability between the different cuts of each year.

The structural pattern of infectivity matrices, which contains infection data resulting from inoculations of a set of hosts by a set of parasites, is a key parameter for our understanding of biological interactions and their evolution. This pattern determines the evolution of parasite pathogenicity and host resistance, the spatiotemporal distribution of host and parasite genotypes, and the efficiency of disease control strategies. Two major patterns have been proposed for plant-virus genotype infectivity matrices. In the gene-for-gene model, infectivity matrices show a nested pattern, where the host ranges of specialist virus genotypes are subsets of the host ranges of less specialized viruses. In contrast, in the matching-allele (MA) model, each virus genotype is specialized to infect one (or a small set of) host genotype(s). The corresponding infectivity matrix shows a modular pattern where infection is frequent for plants and viruses belonging to the same module but rare for those belonging to different modules. We analyzed the structure of infectivity matrices between Potato virus Y (PVY) and plant genotypes in the family Solanaceae carrying different eukaryotic initiation factor 4E (eIF4E)-coding alleles conferring recessive resistance. Whereas this system corresponds mechanistically to an MA model, the expected modular pattern was rejected based on our experimental data. This was mostly because PVY mutations involved in adaptation to a particular plant genotype displayed frequent pleiotropic effects, conferring simultaneously an adaptation to additional plant genotypes with different eIF4E alleles. Such effects should be taken into account for the design of strategies of sustainable control of PVY through plant varietal mixtures or rotations. IMPORTANCE The interaction pattern between host and virus genotypes has important consequences on their respective evolution and on issues regarding the application of disease control strategies. We found that the structure of the interaction between Potato virus Y (PVY) variants and host plants in the family Solanaceae departs significantly from the current model of interaction considered for these organisms because of frequent pleiotropic effects of virus mutations. These mutational effects allow the virus to expand rapidly its range of host plant genotypes, make it very difficult to predict the effects of mutations in PVY infectivity factors, and raise concerns about strategies of sustainable management of plant genetic resistance to viruses.

National audience; Objectif de l'étude: --> Association de méthodes de lutte à effets partiels : Mélange variétal : - variété résistante à la tavelure (Vf) :Pitchounette - variété peu sensible :Melrouge Pratiques culturales : prophylaxie --> Etudier un complexe de bioagresseurs