Vernalisation

Définition

La vernalisation (jarovisation) est un procédé utilisé en agronomie, consistant à exposer au froid les graines en dormance d'une plante cultivée, afin de pouvoir les semer directement au printemps (saison vernale) en obtenant leur floraison. La vernalisation (à ne pas confondre avec la vernation) est donc une levée de dormance des bourgeons et des graines par le froid.

Des plantes demandant une vernalisation :

Certaines plantes exigent une vernalisation pour une bonne croissance hâtive. Voir les commentaires ci-dessous.

Explications

La vernalisation est une exposition artificielle des plantes (ou graines) à de températures basses (5 à 10 °C) pendant l'hiver afin de stimuler la floraison ou d'améliorer la production de graines. Ce refroidissement de la graine lors de la germination permet d'accélérer la floraison au moment de la plantation.

La vernalisation fait référence au processus de croissance des fleurs et des fruits à travers une phase de traitement à froid. Il réduit la période de temps de la phase de croissance végétative juvénile dans les plantes. Les cellules méristématiques actives de l'apex de la pousse, de l'apex de la racine, des extrémités de l'embryon, etc., participent à la production de stimulus vernaux.

Avant la reproduction des plantes, elle permet la maturité végétative. Le procédé de vernalisation est largement employé dans les plantes alimentaires (blé, orge, seigle...), les plantes bisannuelles (chou, betterave sucrière...) et les plantes vivaces (comme le chrysanthème).

Par exemple, en faisant partiellement germer la graine puis en la refroidissant à 0 °C jusqu'au printemps, il est possible de faire en sorte que le blé d'hiver produise une récolte la même année.

Le moment de la floraison a des conséquences importantes sur le succès reproducteur des plantes. Les plantes doivent évaluer lorsque les signaux environnementaux et endogènes sont optimaux avant de passer du développement végétatif au développement reproducteur. Ainsi, il y a un besoin de vernalisation dans les cultures d'Arabidopsis thaliana.

Mécanisme et technique de vernalisation

La vernalisation implique le processus avec les étapes techniques suivantes :

1. Humidification des graines : Tout d'abord, faites tremper les graines dans l'eau et laissez-les ensuite germer dans la chambre de traitement sous 10–12 °C.
2. Traitement réfrigérant : Exposez les graines germées à basse température (3–5 degrés Celsius) jusqu'à la durée souhaitée.
3. séchage et semis : Les graines sont ensuite séchées (sans dessiccation !) et semées dans un champ suffisamment alimenté en eau et en oxygène.

Le principe d'explosion vernale est exploité.

Dévernalisation

Si la vernalisation se réfère simplement au processus de mise en sommeil par temps froid. Le processus consistant à soumettre les plantules de la température froide à la température élevée s'appelle la dévernalisation. La température et la durée du processus de refroidissement dépendent de l'espèce végétale.

Exigences de vernalisation

L'exigence de vernalisation est une caractéristique élevée chez les Brassicas (choux). Une plante dépend (à la fois qualitativement et quantitativement) de l'exposition à la température froide pour développer des structures de reproduction comme les fleurs et les fruits. La température a un effet majeur sur la germination, la croissance et les activités métaboliques.

Les plantes doivent avoir besoin d'être exposées à un traitement à froid pour la germination et la floraison des plantes, qu'elles poussent à haute ou basse température. La vernalisation intervient de deux façons, à savoir facultative et obligatoire.

• La vernalisation facultative entraîne une floraison précoce une fois que le plant est soumis à une basse température.
• La vernalisation obligatoire nécessite l'exposition de la plantule à la période souhaitée pour induire la floraison.

Théorie de l'hypothèse du développement phasique

Selon Lyssenko, la méthode de vernalisation se termine en deux étapes :

1. Stade thermique (thermosensible) : Il s'agit du stade primaire, où les graines légèrement germées sont exposées à une basse température de 0 à 5 degrés Celsius en présence d'oxygène et d'humidité. Au cours de cette étape, des structures telles que la racine, la tige et les feuilles se développent, appelées phase végétative. Ici, la graine perd sa dormance et commence à germer.
2. Stade photographique (photopériode) : C'est le stade secondaire où les plantules sont soumises à la phase de photopériode correcte ou à haute température jusqu'à 40 °C. Il fait référence au stade de la reproduction, où les semis développent les structures de reproduction comme les fleurs et les fruits.

Hypothèse d'une implication hormonale

Selon Chailakhyan, la méthode de vernalisation a deux possibilités, avec une implication des hormones :

1. Chez les plantes de jours longs : Une hormone de floraison anthésine dans les plantes de jours longs convertit l'hormone vernaline en une hormone régulatrice de croissance, l'acide gibbérellique (gibbérelline), qui induit finalement la floraison chez les plantes.
2. Chez les plantes de jours courts : Elles sont dépourvues d'une hormone de floraison anthésine, qui convertit la vernaline en acide gibbérellique, n'induisant ainsi aucune floraison.

Commentaires sur la photo

Sur la photo ci-dessus (A), des plants de chou (Brassica oleracea ssp. capitata) ont été vernalisés en tant que jeunes plants (à gauche) ou non (à droite).

Les variétés d'orge (B sur la photo) avec une exigence de vernalisation (variétés d'hiver, à gauche) et une variété de printemps qui n'a pas d'exigence de vernalisation (à droite), toutes cultivées sans vernalisation.

Les plants de betterave à sucre (C) nécessitent une vernalisation pour fleurir, ils sont donc semés à la fin du printemps afin qu'ils restent végétatifs. Un problème croissant dans les champs de betterave sucrière est la betterave adventice (la plante à fleurs sur la photo), les plantes qui ont dépassé les exigences de vernalisation et ont fleuri.

Les deux souches de laboratoire d'Arabidopsis thaliana Columbia ou Landsberg erecta (D sur la photo) n'ont pas une forte exigence de vernalisation. Le Landsberg erecta non vernalisé (à gauche, nonvern) fleurit tôt avec un nombre de feuilles (phase végétative) similaire à celui du Ler vernalisé (à droite, 6 semaines de vernalisation).

Une copie active du gène FRIGIDA (FRI) confère une forte exigence de vernalisation. Les souches de laboratoire d'Arabidopsis thaliana Columbia ou Landsberg erecta (Ler, E sur la photo) présentent des mutations dans leurs gènes FRIGIDA. Les plantes Ler non vernalisées contenant du FRIGIDA actif (à gauche) ont une floraison tardive mais cette floraison tardive peut être supprimée si vernalisée (à droite).

Histoire

De nombreux contributeurs ont donné leurs différentes théories et approches pour décrire les phénomènes de vernalisation. On peut citer :

• 1857 : John Hancock Klippart = Démonstration de l'effet de la température hivernale sur la germination.
• 1918 : Gustav Gassner = Publication d'un article pour différencier les exigences spécifiques des plantes d'hiver des plantes d'été.
• 1928 : Lyssenko = Introduction du processus de refroidissement sur les graines de céréales et donné le terme de vernalisation.
• 1960 : Chourad = La vernalisation est définie comme un processus d'accélération de la floraison des plantes par le traitement de refroidissement.

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