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Response of Sorghum Lines and Hybrids from the United States to Long Smut and Grain Mold

Louis K. Prom USDA-ARS, Crop Germplasm Research Unit, 2881 F & B Road, College Station, Texas 77845
Ndiaga Cissé* Centre National de la Recherches Agronomique, BP 53, Bambey, Senegal, West Africa
Ramasamy Perumal Western Kansas Agricultural Research Center, Kansas State University, Hays, Kansas 67601
Hugo Cuevas USDA-ARS, Tropical Agriculture Research Station, 2200 Pedro Albizu Campos Avenue, Mayaguez, PR 00680
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Compréhension de la réponse des plantes aux stress biotiques et abiotiques

Des travaux, conduits au niveau de la plante, permettent de comprendre les différentes stratégies mises en œuvre lors d’une contrainte hydrique. La plante, sous l’effet d’un stress hydrique, exprime une réponse que l’on peut caractériser par de nombreux paramètres. Le but de ces recherches est identifié parmi ces paramètres ceux qui obtiennent mieux et plus vite les individus et les lignées les plus résistants à la sécheresse en termes de stabilité de production en conditions sèches variées.

Le Ceraas poursuit les travaux sur l’étude des critères classiques comme les caractéristiques des échanges gazeux foliaires et de la fluorescence chlorophyllienne, l’état de l’eau dans la plante et l’activité de certaines enzymes (péroxydases, hydrolases…).
L’interaction avec la nutrition minérale est également prise en compte, afin de contrôler la pertinence des paramètres identifiés en conditions de nutrition minérale non limitante, lorsque les sols sont plus pauvres. On se limite cependant à l’interaction du déficit hydrique avec la nutrition azotée et phosphorée.

Une échelle cellulaire et moléculaire, une attention particulière est répartie au comportement des structures cellulaires et notamment des membranes chloroplastiques et vacuolaires. En effet, le maintien de l’intégrité des membranes cellulaires en cas de stress hydrique est un des caractères universellement reconnus dans l’explication de la tolérance des plantes à la sécheresse. Cette intégrité dépend de l’activité de certaines enzymes hydrolytiques et protéolytiques du catabolisme. L’ampleur de la réponse est fonction du degré de sensibilité de la plante et de sa capacité à mettre en œuvre des mécanismes de défenses par l’action des inhibiteurs de protéases et des anti-oxydants.L’objectif est d’identifier de nouveaux critères d’adaptation, beaucoup plus précis, plus rapidement repérables et plus fiable que ceux dont on ne dispose pas actuellement.

Le Ceraas s’intéresse également aux associations plantes / micro-organismes des sols (mycorhizes et bactéries), partant de l’hypothèse qu’une des voies possibles de recherche pour augmenter le rendement des plantes sous déficit hydrique pourrait être de trouver les moyens d ‘améliorer cette association grâce à des typologies de micro-organismes en conditions de stress.

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Offre de thèse Identification de traits racinaires améliorant la tolérance du mil à la sécheresse à l’aide du modèle Open SimRoot

Laboratoires d’accueil :
Centre d’étude régional pour l’Amélioration et l’Adaptation à la Sécheresse (CERAAS, Sénégal) et Université d’État de Pennsylvania (Penn State University, États-Unis)

Projet :
La plupart des modèles climatiques prédisent des pluies de plus en plus erratiques et une augmentation des températures en Afrique de l’Ouest et centrale. Ceci devrait conduire à des périodes sèches et chaudes de plus en plus longues entre épisodes de pluies violents, augmentant les évènements de sécheresse et leurs effets néfastes sur la production céréalière. Le mil est une céréale de subsistance majeure dans les régions arides et semi-arides d’Afrique de l’Ouest et du Centre. Malgré sa relative tolérance à la chaleur et la sécheresse par rapport à d’autres céréales, les rendements du mil restent faibles et peuvent être fortement affectés par un stress hydrique. Améliorer la tolérance à la sécheresse de cette céréale revêt donc un intérêt majeur afin d’adapter sa culture aux climats futurs.

L’acquisition d’eau et des nutriments par le système racinaire dépend de traits racinaires architecturaux (profondeur, ramification, densité de longueur racinaire, …), anatomiques (diamètre des vaisseaux, aérenchyme…) et fonctionnels (canaux à eau appelés aquaporines). Ainsi, les traits racinaires représentent une cible d’amélioration pour la résistance à la sécheresse. Cependant, comprendre de façon précise le rôle des traits racinaires (c.à.d. pertinente pour l’amélioration) dans la réponse au stress hydrique en condition agronomique est complexe. Afin de surmonter ces difficultés, le modèle Open SimRoot a été développé afin de simuler la croissance racinaire et de prédire l’acquisition d’eau et de nutriments selon différents scénarios. Il est ainsi très utile afin de prédire l’impact de la modulation d’un ou plusieurs traits racinaires sur le fonctionnement global du système racinaire, la croissance de la plante et son rendement.

L’objectif de ce projet de thèse est de contribuer à l’élaboration d’un modèle Open SimRoot pour le mil par la mesure expérimentale de traits racinaires qui serviront à implémenter le modèle. Une fois fonctionnel, le modèle servira afin de tester des hypothèses sur le rôle de certains traits racinaires connus comme pouvant participer à la tolérance au stress hydrique. La validité des simulations sera par la suite testée au champ sur des lignées de mil contrastées pour le trait considéré.

Au final, la définition de traits racinaires améliorant la tolérance au stress hydrique et la compréhension précise de la façon dont ces traits interagissent entre eux permettra, en parallèle de l’identification de leur déterminants génétiques, de définir des cibles pour l’amélioration de la tolérance à la sécheresse du mil et par conséquent de la sécurité alimentaire en en zone aride et semi-aride d’Afrique de l’Ouest et du Centre.

Profil recherché :

Nous recherchons un(e) candidat(e) motivé(e), originaire d’Afrique de l’ouest ou du centre et possédant un Master en Biologie végétale ou Bio-statistiques/Bio-informatique. Une bonne connaissance des statistiques (utilisation du logiciel R) et des processus de physiologie végétale sont souhaitables. Le (La) candidat(e) devra avoir un intérêt particulier pour les approches interdisciplinaires (modélisation, bio-statistiques, physiologie, amélioration, physique du sol) et l’interaction avec des chercheurs de différentes disciplines. Un bon niveau d’anglais (parlé et écrit) et d’excellentes capacités à communiquer sont indispensables.

Supervision :

Le travail de thèse se déroulera au CERAAS (http://www.ceraas.org/) et inclura des séjours courts aux États-Unis à l’Université de Penn State. Ce travail sera supervisé par des chercheurs de l’Institut de Recherche pour le Développement (équipe CERES ; http://diade.ird.fr/en/teams/ceres-team.html) postés au CERAAS et du Root Lab à l’Université de Penn State (https://plantscience.psu.edu/research/labs/roots). Ce projet offre un environnement de travail stimulant, avec des équipements de pointe en ce qui concerne le phénotypage racinaire au champ, la bioinformatique et la génétique. De fait, le CERAAS est reconnue comme Base Centre du CORAF et Centre Régional d’Excellence pour l’étude des céréales sèches et cultures associées de la CEDEAO, et collabore avec de nombreuses universités et instituts de recherche localement et à l’international.

Comment postuler ?

Envoyer les pièces suivantes (dans un seul documents pdf) :
• Une lettre de motivation
• Un CV
• Les diplôme et notes de Master avec classement
• Deux lettres de recommandations d’encadrants précédents

avant le 1er Septembre aux Dr Alexandre Grondin (alexandre.grondin@ird.fr), Dr Bassirou Sine (bassirou.sine@gmail.com) et Dr Laurent Laplaze (laurent.laplaze@ird.fr).

Références :
Debieu M, Sine B, Passot S, Grondin A, Akata E, Gangashetty P, Vadez V, Gantet P, Foncéka D, Cournac L, Hash CT, Kane NA, Vigouroux Y, Laplaze L. 2018. Response to early drought stress and identification of QTLs controlling biomass production under drought in pearl millet. PLoS One. 13(10):e0201635. doi : 10.1371/journal.pone.0201635.
Debieu M, Kanfany G, Laplaze L. Pearl Millet Genome : Lessons from a Tough Crop. 2017. Trends Plant Sci. 22(11):911-913. doi : 10.1016/j.tplants.2017.09.006.
Lynch JP. 2018. Rightsizing root phenotypes for drought resistance. J Exp Bot. 69(13):3279-3292. doi : 10.1093/jxb/ery048.
Postma JA, Kuppe C, Owen MR, Mellor N, Griffiths M, Bennett MJ, Lynch JP, Watt M. 2017. OpenSimRoot : widening the scope and application of root architectural models. New Phytol. 215(3):1274-1286. doi : 10.1111/nph.14641.

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Atelier de réflexion sur le plan de communication

Dans le cadre de son plan de communication le Ceraas invite pour la journée du 16 JUILLET 2019 …