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National audience; Agricultural systems have to adapt, in a changing climatic context, to face the growing social demand in terms of organoleptic, nutritional and environmental quality of food products. Thus, a crucial question for the future is how to manage fruit quality by finding the best combinations of genetic resources and cultural practices adapted to, and respectful of specific environments. This question was addressed using a particle swarm optimization and a process-based model. The obtained results show the interest of such as approach.

National audience; Agricultural systems have to adapt, in a changing climatic context, to face the growing social demand in terms of organoleptic, nutritional and environmental quality of food products. Thus, a crucial question for the future is how to manage fruit quality by finding the best combinations of genetic resources and cultural practices adapted to, and respectful of specific environments. This question was addressed using a particle swarm optimization and a process-based model. The obtained results show the interest of such as approach.

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Proceedings of the 7. International Conference on Integrated Fruit Production at Avignon (France), 27-30/10/2008; International audience; Improving fruit quality while reducing pesticide and water use supports both consumers’ requirements and environmental and health concerns. This objective promotes some alternative technical scenarios that use more cultural than chemical control for pest management. Our study focused on the peach-brown rot system (Monilinia laxa). It aims at determining sets of cultural options providing an optimal trade-off between revenue build-up, consumers’ requirements and environmental impacts. We used a modelling approach to simulate technical scenarios by using a virtual fruit model describing the seasonal changes in peach fruit quality traits during final swelling under the influence of climatic, biotic and cultural factors. We defined 243 virtual scenarios based on agronomical and epidemiological inputs (time and intensity of thinning, irrigation, cultivar choice and disease control). Virtual scenarios were evaluated on a multi-criteria profile of performance integrating storage potential, organoleptic and environmental factors, according to different objectives of profitability, water saving and no pathogen entry (cuticular crack) on fruits. Scenarios including water stress during final swelling are promising while requiring an evolution of market standards.

International audience; Simulation models can be used to perform virtual profiling in order to analyse eco-physiological processes controlling plant phenotype. To illustrate this, an eco-physiological model has been used to compare and contrast the status of a virtual fruit system under two situations of carbon supply. The model simulates fruit growth, accumulation of sugar, citric acid and water, transpiration, respiration and ethylene emission, and was successfully tested on peach (Prunus persica L. Batsch) for two leaf-to-fruit ratios (6 and 18 leaves per fruit). The development stage and the variation in leaf number had large effects of the fruit model variables dealing with growth, metabolism and fruit quality. A sensitivity analysis showed that changing a single parameter value, which could correspond to a genotypic change induced by a mutation, either strongly affects most of the processes, or affects a specific process or none. Correlation analysis showed that, in a complex system such as fruit, the intensity of many physiological processes and quality traits co-varies. It also showed unexpected co-variations resulting from emergent properties of the system. This virtual profiling approach opens a new route to explore the impact of mutations, or naturally occurring genetic variations, under differing environmental conditions.

International audience; The effects of cuticular crack surface area and inoculum density on the infection of nectarine fruits by conidia of Monilinia laxa were studied using artificial inoculations with conidial suspensions and dry airborne conidia during the 2004 and 2005 seasons, respectively. Additionally, the effect of ambient humidity on fruit infection was evaluated in the 2005 experiment. An exploratory analysis indicated that (i) ambient humidity did not significantly explain the observed variability of data, but that (ii) the incidence of fruit infection increased both with increasing inoculum density and increasing surface area of cuticular cracks. The product of these two variables represented the inoculum dose in the cracks, and was used as a predictor of fruit infection in the model. Natural infection in the orchard was observed to increase throughout the season in both 2004 and 2005. The relationship between the probability of fruit infection by M. laxa and the artificially inoculated dose in the cuticular cracks was well described by a logistic regression model once natural inoculum density was taken into account (pseudo R2 = 65%). This function could be helpful for estimating the risk of fruit infection at harvest based on fruit size and natural inoculum density

National audience; Integrated Fruit Production (IFP) calls for an adaptation of production processes to improve crop quality and environmental safety. This approach gives priority to alternative methods of pest control. Our study investigates the potential of management scenarios that integrate chemical, biological (inundative release of Harmonia axyridis ladybirds) and cultural (nitrogen fertilization and winter pruning) pest control methods for the peach tree-aphid system. We used a modeling approach to address this question. We defined 108 management scenarios, which were based on theoretical pest control strategies combined with control variables relative to pest control and cultural practices. Then, we performed model simulations of these scenarios and studied the relationships between control variables and model outputs referring to agronomical, economical, sanitary (pest), and sustainability performance. Results showed that ‘agronomical performance’ was largely controlled by ‘agronomical practices’, while ‘pest performance’ was largely controlled by ‘pest control practices’.

International audience; The number of cells and the mean cell volume in the mesocarps of fruits from peach genotypes with different percentages of the genome of Prunus davidiana, a wild, related, species, were evaluated. The mesocarp mass varied greatly between the four groups of genotypes. The mean cell volume and the number of cells were negatively correlated within each group. This correlation can be interpreted as a relationship of competition between cells. In order to describe the type of competition in the different groups, we tried to adjust a model of competition for resources proposed by Lescourret and Génard (Ecoscience 10:334–341, 2003). To estimate the values of the three parameters of the model for the different groups, we applied model selection. Within nested models, we identified a single best model with six parameter values. This model was roughly accurate, but it allowed us to describe the general relationship for each group. The parameter values revealed a strong and under-compensating density-dependence effect for all groups. The percentage of P. davidiana genome appeared to influence the maximal number of cells and the strength of the competition, but no effect was found on the maximal mean volume of cells

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Les modèles d'élaboration du rendement proposés depuis quelques années ne prennent pas en compte, en général, des paramètres tels que la variabilité et la qualité de la production. Ces dimensions, considérées comme essentielles, ont été intégrées dans les travaux de modélisation rapportés, qui portent respectivement sur la variabilité de la floraison chez le kiwi et sur la qualité du fruit chez le pêcher. Le modèle développé pour le kiwi permet de décrire le déroulement des différents processus conduisant au développement de la fleur, par les événements phénologiques associés. Quatre étapes de la modélisation ont été définies sur cette base. A partir de certaines hypothèses permettant d'expliquer la variabilité de la qualité de la pêche et certaines corrélations observées entre sucres solubles et acides, un modèle à compartiments, dont une des variables d'entrée est la vitesse de croissance du fruit, a été élaboré. Deux versions de ce modèle sont présentées.

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L’objectif de cette étude était d’établir, pendant la dernière phase de croissance active de la pêche (Prunus persica (L) Batsch cv Dixired), l’influence des conditions d’alimentation hydrique sur la croissance des fruits. Des pêchers sont cultivés en pots, selon 2 régimes de disponibilité en eau (avec ou sans restriction) et les microvariations du diamètre des troncs ont été enregistrées pour servir d’indicateur de la contrainte. Pour chaque traitement, l’évolution du diamètre de quelques fruits a été suivie par micromorphométrie. Les diamètres de toutes les autres pêches ont été suivis par mesures manuelles. La transpiration propre des fruits a été évaluée sur des fruits cueillis, en mesurant soit leurs pertes de masse, soit les variations micromorphométriques de leur diamètre. Sur la période considérée (juin 1993) l’accroissement pondéral moyen des pêches du traitement en restriction d’eau a été réduit à 62% de celle du témoin. Le flux pédonculaire massique d’approvisionnement du fruit est défini, sur un intervalle de temps donné, comme la somme des valeurs de l’accroissement pondéral et des pertes pondérales par transpiration. Les pertes par respiration ont été quantitativement négligeables. La transpiration de la pêche a représenté, en cumulé sur la période d’étude : 70% du flux pédonculaire. Lorsque la disponibilité hydrique n’était pas limitante, le flux pédonculaire, calculé au pas horaire, variait en relation positive avec la demande climatique en eau ; il était minimal au lever du jour, maximal dans l’après-midi. Le flux journalier a augmenté au cours des quelques semaines qui précèdent la maturité : il est passé d’une fraction de gramme à près de 30 g/j pour un fruit moyen. Lorsque la disponibilité hydrique était réduite, le flux pédonculaire variait en raison inverse de la demande climatique pendant la phase éclairée du nycthémère. Dans les conditions de cette expérience, le cumul des flux pédonculaires massiques d’une pêche sous contrainte a correspondu à 66% de celui d’une pêche témoin. Nous avons trouvé une relation linéaire très significative entre la diminution, par rapport au fruit témoin, du flux pécondulaire massique d’une pêche sous contrainte hydrique et l’augmentation, par rapport à l’arbre témoin, du maximum de contraction diurne du tronc de l’arbre sous stress., The aim of this study was to determine the flows that account for fruit growth in the peach tree (Prunus persica (L) Batsch, cv Dixired) under different conditions of water availability. Young peach trees were grown in pots and were either watered continuously (control plants) or irrigated with reduced amounts of water (stressed plants). Variations in trunk diameter were recorded using LVDT (linear variable differential transformer) gauges and were used as an index of the water stress level. On each treatment the diameter variations were also recorded on some of the fruits with the same gauges. The fruits without continuous recording were measured with a digital caliper. The transpiration rate was found by regular weighing of picked fruits or by recording diameter variations using LVDT gauges. The average weight increase on stressed fruits was 62% of the control. Massic pedoncular flow was defined as the fresh weight increase plus the transpiration. Respiration losses were quantitatively negligible. During the period under study, the peach transpiration was about 70% of the pedoncular flow. When the tree was not stressed, the pedoncular flow, which was computed hourly, was positively linked to the climatic demand for water. It was minimum in the early morning and maximum in the midafternoon. The daily pedoncular flow increased from less than 1 g to about 30 g during the last month before maturity. The pedoncular flow in the stressed tree was negatively linked to the climatic demand for water during the photoperiod. The cumulated massic pedoncular flow of a stressed peach was 66% of the control. Compared with the control, there was a highly significant linear relationship between the decrease of the massic pedoncular flow of the water-stressed peach and the increase in the maximum daily shrinkage of its trunk.

National audience; The aim of this study was to determine the flows that account for fruit growth in the peach tree (Prunus persica (L) Batsch, cv Dixired) under different conditions of water availability. Young peach trees were grown in pots and were either watered continuously (control plants) or irrigated with reduced amounts of water (stressed plants). Variations in trunk diameter were recorded using LVDT (linear variable differential transformer) gauges and were used as an index of the water stress level. On each treatment the diameter variations were also recorded on some of the fruits with the same gauges. The fruits without continuous recording were measured with a digital caliper. The transpiration rate was found by regular weighing of picked fruits or by recording diameter variations using LVDT gauges. The average weight increase on stressed fruits was 62% of the control. Massic pedoncular flow was defined as the fresh weight increase plus the transpiration. Respiration losses were quantitatively negligible. During the period under study, the peach transpiration was about 70% of the pedoncular flow. When the tree was not stressed, the pedoncular flow, which was computed hourly, was positively linked to the climatic demand for water. It was minimum in the early morning and maximum in the midafternoon. The daily pedoncular flow increased from less than 1 g to about 30 g during the last month before maturity. The pedoncular flow in the stressed tree was negatively linked to the climatic demand for water during the photoperiod. The cumulated massic pedoncular flow of a stressed peach was 66% of the control. Compared with the control, there was a highly significant linear relationship between the decrease of the massic pedoncular flow of the water-stressed peach and the increase in the maximum daily shrinkage of its trunk.; L’objectif de cette étude était d’établir, pendant la dernière phase de croissance active de la pêche (Prunus persica (L) Batsch cv Dixired), l’influence des conditions d’alimentation hydrique sur la croissance des fruits. Des pêchers sont cultivés en pots, selon 2 régimes de disponibilité en eau (avec ou sans restriction) et les microvariations du diamètre des troncs ont été enregistrées pour servir d’indicateur de la contrainte. Pour chaque traitement, l’évolution du diamètre de quelques fruits a été suivie par micromorphométrie. Les diamètres de toutes les autres pêches ont été suivis par mesures manuelles. La transpiration propre des fruits a été évaluée sur des fruits cueillis, en mesurant soit leurs pertes de masse, soit les variations micromorphométriques de leur diamètre. Sur la période considérée (juin 1993) l’accroissement pondéral moyen des pêches du traitement en restriction d’eau a été réduit à 62% de celle du témoin. Le flux pédonculaire massique d’approvisionnement du fruit est défini, sur un intervalle de temps donné, comme la somme des valeurs de l’accroissement pondéral et des pertes pondérales par transpiration. Les pertes par respiration ont été quantitativement négligeables. La transpiration de la pêche a représenté, en cumulé sur la période d’étude : 70% du flux pédonculaire. Lorsque la disponibilité hydrique n’était pas limitante, le flux pédonculaire, calculé au pas horaire, variait en relation positive avec la demande climatique en eau ; il était minimal au lever du jour, maximal dans l’après-midi. Le flux journalier a augmenté au cours des quelques semaines qui précèdent la maturité : il est passé d’une fraction de gramme à près de 30 g/j pour un fruit moyen. Lorsque la disponibilité hydrique était réduite, le flux pédonculaire variait en raison inverse de la demande climatique pendant la phase éclairée du nycthémère. Dans les conditions de cette expérience, le cumul des flux pédonculaires massiques d’une pêche sous contrainte a correspondu à 66% de celui d’une pêche témoin. Nous avons trouvé une relation linéaire très significative entre la diminution, par rapport au fruit témoin, du flux pécondulaire massique d’une pêche sous contrainte hydrique et l’augmentation, par rapport à l’arbre témoin, du maximum de contraction diurne du tronc de l’arbre sous stress.

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La croissance et la ramification de jeunes pêchers (Prunus persica L Batsch, cultivars Flavorcrest et Royal Glory) pendant leur première saison de végétation ont été décrites de façon quantitative, à 2 niveaux : le niveau de l’axe et le niveau de métamère (défini comme l’ensemble entre-noeud, noeud, feuille et méristème axillaire). L’étude des courbes de croissance des axes montre que leur allongement, bien que continu tout au long de la saison, présente des phases de ralentissement indépendantes des fluctuations de température. Ces phases de ralentissement apparaissent synchrones au niveau d’un arbre et entre arbres. Au contraire, le nombre de feuilles de chaque axe augmente de façon pratiquement linéaire tout au long de la saison, suivant une vitesse qui dépend de l’ordre de l’axe. L’étude de la croissance et de la ramification au niveau du métamère permet de préciser comment ces 2 processus sont liés. Plus forte est la croissance de l’axe au moment où se développe le métamère, plus son entre-noeud et sa feuille sont longs, et plus s’accroît la probabilité qu’il donne naissance à un axe fils. Pour les axes d’ordre 1, l’axe fils sera le plus souvent un rameau court portant 1-5 feuilles si la vitesse de croissance est intermédiaire et un rameau long si la vitesse est plus forte. Pour un axe d’ordre 2, la probabilité de ne pas observer de ramification est plus élevée que pour un axe d’ordre 1, à vitesse égale de croissance de l’axe porteur. Cette probabilité est plus forte quand la feuille axillante est en-dessous de l’axe porteur, et plus faible quand elle est au-dessus. Les courbes d’évolution des probabilités de production des axes longs ou courts en relation avec les vitesses de croissance des axes porteurs sont présentées. Il semble que la variété influence également ces probabilités. La croissance des rameaux axillaires n’est dépendante que de manière fugace du contexte de formation du métamère porteur., The growth and branching processes occurring during the first growing season of Flavorcrest and Royal Glory peach (Prunus persica L Batsch) trees have been described quantitatively. The axis level and the metamer (set of internode, node, leaf and associated bud) level were considered. Axes elongated continuously throughout the growing season, but with growth rate variations (figs 2A, B). These variations tended to be synchronous within a tree and between trees. On the contrary, the number of leaves at each axis increased at a constant rate (figs 2C, D). This rate depended on the branching order of the axis. The study of growth and branching at the metamer level showed how these 2 processes were related. Leaves and internodes of metamers tended to be longer if the axis they composed grew fast while they were being formed. Their axillary bud was also less likely to remain dormant in such a case. On first-order axes, buds grew most frequently into a short branch with 1-5 leaves if the growth rate of the axis was intermediate, and into a long shoot if the growth rate was high (fig 4). On second-order axes, the probability for a bud to grow into a shoot was lower and was significantly influenced by the position of the leaf around the axis (fig 5). The later growth of an axillary shoot was only slightly influenced by the growth rate of the father axis during the formation of the metamer bearing this shoot.

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National audience; The growth and branching processes occurring during the first growing season of Flavorcrest and Royal Glory peach (Prunus persica L Batsch) trees have been described quantitatively. The axis level and the metamer (set of internode, node, leaf and associated bud) level were considered. Axes elongated continuously throughout the growing season, but with growth rate variations (figs 2A, B). These variations tended to be synchronous within a tree and between trees. On the contrary, the number of leaves at each axis increased at a constant rate (figs 2C, D). This rate depended on the branching order of the axis. The study of growth and branching at the metamer level showed how these 2 processes were related. Leaves and internodes of metamers tended to be longer if the axis they composed grew fast while they were being formed. Their axillary bud was also less likely to remain dormant in such a case. On first-order axes, buds grew most frequently into a short branch with 1-5 leaves if the growth rate of the axis was intermediate, and into a long shoot if the growth rate was high (fig 4). On second-order axes, the probability for a bud to grow into a shoot was lower and was significantly influenced by the position of the leaf around the axis (fig 5). The later growth of an axillary shoot was only slightly influenced by the growth rate of the father axis during the formation of the metamer bearing this shoot.; La croissance et la ramification de jeunes pêchers (Prunus persica L Batsch, cultivars Flavorcrest et Royal Glory) pendant leur première saison de végétation ont été décrites de façon quantitative, à 2 niveaux : le niveau de l’axe et le niveau de métamère (défini comme l’ensemble entre-noeud, noeud, feuille et méristème axillaire). L’étude des courbes de croissance des axes montre que leur allongement, bien que continu tout au long de la saison, présente des phases de ralentissement indépendantes des fluctuations de température. Ces phases de ralentissement apparaissent synchrones au niveau d’un arbre et entre arbres. Au contraire, le nombre de feuilles de chaque axe augmente de façon pratiquement linéaire tout au long de la saison, suivant une vitesse qui dépend de l’ordre de l’axe. L’étude de la croissance et de la ramification au niveau du métamère permet de préciser comment ces 2 processus sont liés. Plus forte est la croissance de l’axe au moment où se développe le métamère, plus son entre-noeud et sa feuille sont longs, et plus s’accroît la probabilité qu’il donne naissance à un axe fils. Pour les axes d’ordre 1, l’axe fils sera le plus souvent un rameau court portant 1-5 feuilles si la vitesse de croissance est intermédiaire et un rameau long si la vitesse est plus forte. Pour un axe d’ordre 2, la probabilité de ne pas observer de ramification est plus élevée que pour un axe d’ordre 1, à vitesse égale de croissance de l’axe porteur. Cette probabilité est plus forte quand la feuille axillante est en-dessous de l’axe porteur, et plus faible quand elle est au-dessus. Les courbes d’évolution des probabilités de production des axes longs ou courts en relation avec les vitesses de croissance des axes porteurs sont présentées. Il semble que la variété influence également ces probabilités. La croissance des rameaux axillaires n’est dépendante que de manière fugace du contexte de formation du métamère porteur.

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National audience; The individual fruit growth of the peach (Suncrest cultivar), was studied by modelling growth curves based on cheek-diameter measurements. Our model assumed that peach fruit growth; was divided into 2 phases. The first one described the pit growth and the first part of the flesh growth; the second described the second part of the flesh growth (fig 1). The fit of the model was good (fig 2). The growth curves were compared using a particular principal component analysis (PCA) working on the model parameters. The differences between fruits were highest during the second phase (fig 3). The curves were grouped into classes using a cluster analysis running on PCA factors (fig 4). At harvest, quality data, ie pH, soluble solids, sucrose, reducing sugars, citric and malic acids, flesh firmness and skin color, were recorded. Quality variation among fruits was studied using a correspondence analysis and a cluster analysis. The pH did not vary (table I). Acidity, sugars and soluble solids were correlated and described a gustatory gradient (fig 5). Firmness and yellow color were correlated with this gradient. Other color descriptors were correlated to each other and described a coloration gradient which was independent from the gustatory one (fig 6). Four groups of peach fruits were individualized (figs 5, 6). For most quality descriptors, between-class differences were high (table II). The relationship between growth and quality was studied using a canonical correspondence analysis. The peach diameter in April was not correlated with quality (table IV). Growth was more correlated with gustatory quality and firmness than with coloration (tables I and III). Early mature fruits with a high cheek diameter at the end of the first phase had a large amount of purple. The other fruits had a large amount of orange and a high chrominance (fig 9). In fruits with both a significant second growth phase and a high and late maximal growth rate the highest soluble solids and sucrose content and the lowest citric acid content and firmness were found (fig 8). Luminance was not correlated with growth.; La croissance de la pêche a été décrite par un modèle de croissance déterministe à 2 phases. Les courbes de croissance cumulée et de vitesse de croissance de 120 fruits ont été comparées par analyse en composantes principales sur les paramètres du modèle. Les différences entre fruits sont importantes pendant la deuxième phase de croissance. Après récolte, les qualités gustative (composition biochimique) et commerciale (fermeté et coloration) de chaque fruit ont été analysées. Le pH est peu variable; l’acidité, l’indice réfractométrique et la teneur en sucres forment un ensemble de descripteurs intercorrelés qui séparent les fruits selon un gradient de qualité gustative et de fermeté auquel est liée la coloration jaune. Les autres paramètres de la coloration sont liés entre eux et sont non corrélés au groupe précédent. La relation entre croissance et qualité a été analysée par analyse factorielle des correspondances sur variables instrumentales. Les fruits mûrs précocement et ceux ayant un diamètre élevé à l’issue de la première phase ont des taches de couleur rouge violacé alors que l’orange et une chrominance plus élevée caractérisent les autres fruits. Les fruits ayant une deuxième phase de croissance importante et caractérisés par une vitesse maximale de croissance élevée et tardive sont plus sucrés, moins acides et ont une fermeté plus faible. La variation de la luminance n’est pas liée à celle de la croissance.

Convention INRA-Region PACA : Etude no.90.03399-90.03400. Document interne *INRA, Station d'agronomie Montfavet (FRA) Diffusion du document : INRA, Station d'agronomie Montfavet (FRA); National audience

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