Phénotyper le développement racinaire grâce aux rhizotrons

Description du dispositif des rhizotrons

En collaboration avec la société bourguignonne Inoviaflow, l’Inra a développé des rhizotrons (ou rhizotubes) permettant de phénotyper en continu et durant leur croissance, un grand nombre de plantes. Ainsi, sur la plateforme 4PMI (Phenotyping Platform for Plant and Plant Microorganisms Interactions) de Dijon, plus de 1200 plantes par jour peuvent être caractérisées sur un grand nombre de paramètres, de manière automatisée, en milieu parfaitement isolé et contrôlé au niveau microbiologique. Ce système breveté est constitué de deux lames de verre, entre lesquelles sont placées la plante et la terre, ce qui permet d’observer in situ les systèmes racinaires et l’interaction des végétaux avec les micro-organismes pathogènes ou mutualistes du sol. Très peu étudiées auparavant, car difficiles d’accès, ces interactions le sont désormais grâce à ces nouveaux outils. Elles constituent un déterminant majeur de l’adaptation des plantes à l’environnement et aux systèmes de cultures. Il permet, par exemple, de visualiser à la fois le développement et la croissance du système racinaire et leur modulation en réponse à des variations environnementales abiotiques (e.g. disponibilité en nutriments ou en eau, enrichissement en dioxyde de carbone atmosphérique…) ou biotiques (interactions avec les micro-organismes telluriques en particulier symbiotiques). Actuellement, le système a été testé avec succès sur une vingtaine d’espèces (blé, pois, tournesol…) soumises à différentes conditions environnementales (contraintes hydriques, nutrition azotée contrastée etc.).

Des rhizotrons pour étudier les caractères d’intérêt agronomique et tester l’effet de molécules  sur le développement racinaire

Ces dispositifs permettent l’identification et la caractérisation des déterminants génétiques impliqués dans les traits clés permettant d’améliorer la réponse des plantes cultivées aux stress environnementaux et leurs interactions avec les micro-organismes de la rhizosphère. Cet ensemble est indispensable pour (i) renforcer les approches de génétique quantitative ou d’association (reposant sur de grands effectifs de plantes) pour les caractéristiques des racines, (ii) permettre un phénotypage plus précis des réponses de différentes génotypes aux contraintes environnementales, et (iii) caractériser des interactions entre les microorganismes de la rhizosphère et le système racinaire. Il permet ainsi d’alimenter les recherches sur les déterminants génétiques impliqués dans les traits agronomiques d’intérêt pour les programmes de sélection. Par ailleurs, les Rhizotubes permettent aussi de tester différentes molécules pour la nutrition des plantes, le biocontrôle ou la biostimulation et d’évaluer l’impact de ces molécules sur la croissance et le développement racinaire.

Les perspectives d’évolution offertes par la technologie des rhizotrons

Ces Rhizotubes sont maintenant distribués par trois entreprises : Inoviaflow qui les a développés avec l’Inra, QUBIT et Phenotrait. De nouveaux rhizotrons sont en cours de développement avec les entreprises en fonction de leurs besoins propres, en particulier des rhizotrons couplés à la technique d’hydroponie.

Ces résultats de recherche ont été obtenus par l'UMR Agroécologie, l'un des 14 laboratoires membres de Plant2Pro.
Pour cette innovation, Christophe Salon, directeur de recherche Inra, a reçu le 3ème prix FIEEC, remis à l’occasion des rendez-vous Carnot le 19 octobre 2017.