Bases génétiques des variations pour la structure histologique des tiges de luzerne (Madicago sativa L.)

Unité de génétique et d'amélioration des plantes fourragères, Lusignan (FRA) Diffusion du document : INRA. Unité de génétique et d'amélioration des plantes fourragères, Lusignan (FRA) Diplôme : Dr. Ing.Stems are the essential constitutive elements of the lucerne canopy, and the aerial part which limits forage digestibility. During growth, tissues developp to confer stem rigidity and to allow water transport. Tissues proportion may play a determinant role in their degradability. The aim of this thesis is to determine the genetic bases of histological structures of lucerne stems and the link between histological structures and digestibility of the stems. Two genotypes contrasted in digestibility werre used to quantify with image analysis histological structures along the stem characterised for its morphology. NDF and lignin contents were also determined. The evolution pattern of these traits were observed from the apex to the bottom part of the stem. Genetic varaibility was assessed among and within-cultivars. Six cultivars were evaluated for the among-cultivars variation and 10 genotypes within two cultivars for the within-cultivar variation. The effect of AFLP and SSR molecular markers on histological, morphological and enzymatic solubility of the stem was estimated in a F1 tetraploïd population obtained from a cross between 2 plants chosen in 2 different cultivars. Genetic correlations between all these traits were calculated. The analysis along the stem showed that stem height play an important role in the variation of histological traits, evolving in the same pattern for both genotypes. The increase in NDF and lignin contents in the bottom part of the stem is accompanied by the onset of cambium which is reponsible for the development of new cell layers in secondary tissues (secondary xylem). Few or no genetic variation was found among-cultivars,and the within-cultivar variation was significant and higher for most of the traits. Genetic variation was also found in the F1 population and was the largest one. Molecular markers was significantly associated with the variation of all traits. These markers explained from 6.5 % of the variation of the proportion of pith parenchyma to 40 % of the stem height. Some of the genomic regions were associated with more than one trait. Markers were associated on the same linkage group for the stem height, and the leaf to stem ratio, but also for the stem height and their enzymatic solubility, the proportion of the cortex and the xylem cell wall surface density. Moreover the analysis of the correlations showed a negativ relationship between xylem proportion, xylem cell wall thickness, xylem cell wall surface density and enzymatic solubility of the stems. Enzymatic solubility of the stems was also positively correlated to the proportion of the non lignified tissues. Map saturation and the availability of a QTL software specific to autotetraploid species would permit to consider the improvement of forage digestibility thanks to markers assisted selection. A possible way to improve digestibility would to decrease xylm proportion in the stem by introducing QTLs responsible for the decrease of this trait, and the decrease of xylem cell wall thickness without reducing stem rigidity.Les tiges constituent l'élément fondamental du peuplement de luzerne et la partie aérienne limitant la digestibilité. Au cours de la croissance les tissus de soutien et de transport d'eau se mettent en place dans la tige. La proportion de ces tissus et des éléments constitutifs pourrait jouer un rôle déterminant dans leur dégradabilité. L'objectif de la thèse est de déterminer les bases génétiques des variations de la structure histologique des tiges de luzerne et d'établir la relation avec la digestibilité des tiges. Sur deux génotypes contrastés en digestibilité, différents caractères histologiques ont été quantifiés par analyse d'images, les teneurs en parois et en lignine mesurées et leur profil d'évolution observé le long de tiges caractérisées pour leur morphologie. La variabilité génétique pour ces caractères histologiques a été recherchée au sein et à l'intérieur de cultivars choisis pour leur différence de digestibilité. Enfin, la recherche de marqueurs associés à la variation de ces caractères a été initiée grâce au marquage d'une population F1 autotétraploïde issue du croisement entre deux plantes hétérozygotes. Les corrélations génétiques entre les différents caractères ont été calculées. L'analyse le long des tiges montre que la hauteur joue un rôle primordial dans la variation des caractères, et qu'ils évoluent similairement quel que soit le génotype. L'augmentation des teneurs en parois et en lignine en bas des tiges est associée à la mise en place du cambium responsable du développement de nouvelles assises cellulaires dont les parois se lignifient (xylème secondaire). Peu ou pas de variabilité entre cultivars mais une forte variabilité intra cultivar pour tous les caractères mesurés ont été mises en évidence. Une variabilité génétique importante au sein de la population F1 a permis de rechercher des marqueurs associés aux caractères histologiques, morphologiques et à la solubilité enzymatique des tiges. Cette étude a mis en évidence des marqueurs significativement associés à tous les caractères, expliquant de 6,5 % de la variation observée pour la proportion de parenchyme médullaire dans la tige à 40 % pour la hauteur des tiges. Nous avons également pu mettre en évidence des colocalisations entre la hauteur des tiges et le rapport feuilles/tiges, entre la hauteur des tiges, leur solubilité enzymatique, et la proportion d'écorce et la densité surfacique des parois du xylème. D'autre part l'analyse des corrélations a montré une relation négative entre la proportion de xylème, l'épaisseur et la densité surfacique des parois cellulaires du xylème, et la solubilité enzymatique des tiges; et une relation positive entre la solubilité enzymatique et la proportion des tissus non lignifiés. Cette thèse a montré qu'il est possible de sélectionner des luzernes de meilleure digestibilité en retenant comme critère de sélection des caractères liés à la proportion des différents tissus des tiges, et de rechercher des QTLs impliqués dans leur variation chez une espèce autotétraploïde. La saturation des cartes et la disponibilité d'un logiciel permettant de localiser des QTLs chez les espèces autotétraploïdes pourraient permettre d'envisager d'améliorer la digestibilité du fourrage grâce à la sélection assistée par marqueur. Une voie possible pour améliorer la digestibilité du fourrage serait de diminuer les proportions de xylème en introgressant les QTLs responsables de la diminution de ce caractère, et de l'épaisseur de ses parois en prenant garde à ne pas affecter la rigidité des tiges

Variation in protein degradability in dried forage legumes

Proteins in forage legumes are rapidly degraded in the rumen, inducing a poor dietary protein efficiency, risk of bloat, and nitrogen loss detrimental to the environment. The aim of this study was to investigate the variation in ruminal protein degradability among legume species and cultivars. Four species, each represented by 1 to 16 cultivars, were studied: lucerne (Medicago sativa), white clover (Trifolium repens), birdsfoot trefoil (Lotus sp.) and crownvetch (Coronilla varia). In a first experiment, forage samples of 16 cultivars of lucerne harvested in the autumn of 1998 were incubated in nylon bags in 3 fistulated cows in order to obtain the kinetics of ruminal degradation of crude protein and dry matter. The phenotypic variation in crude protein degradation was not significant, and was partly related to the dry matter degradation. In a second experiment, lucerne (5), birdsfoot trefoil (5), white clover (4) and crownvetch (1) cultivars were harvested in two cuts in 2000, and dry matter and crude protein degradation were analysed at 3 incubation times (2, 8 and 48 h) in the rumen of the fistulated cows. Crude protein degradation was higher for lucerne than for white clover, and these two tannin-free species exhibited greater crude protein degradation than crownvetch and birdsfoot trefoil. In birdsfoot trefoil, crude protein degradation was negatively correlated to condensed tannin content but positively correlated to dry matter degradation. Except for birdsfoot trefoil, the range of genetic variation within species for in situ crude protein degradation was low.Variabilité pour la dégradabilité des protéines de légumineuses fourragères. Les protéines des légumineuses fourragères sont rapidement dégradées dans le rumen, conduisant à une faible efficacité des protéines de la ration, des risques de météorisation et des pertes d'azote polluant l'environnement. L'objectif de cette étude était d'évaluer la variabilité de la dégradabilité ruminale des protéines entre espèces et cultivars de légumineuses fourragères. Quatre espèces, chacune représentée par 1 à 16 cultivars, ont été étudiées: la luzerne (Medicago sativa), le trèfle blanc (Trifolium repens), le lotier corniculé (Lotus sp.) et la coronille (Coronilla varia). Dans une première expérience, des échantillons de 16 variétés de luzerne récoltés durant l'automne 1998 ont été introduits dans des sachets de Nylon et placés dans le rumen de trois vaches fistulées pour obtenir la cinétique de dégradation ruminale des protéines et de la matière sèche. La variabilité phénotypique pour la dégradabilité des protéines n'était pas significative, et elle était en partie reliée à la dégradation de la matière sèche. Dans une seconde expérience, des variétés de luzerne (5), de lotier corniculé (5), de trèfle blanc (4) et de coronille (1) ont été récoltés en deux coupes en 2000, et les dégradations des protéines et de la matière sèche ont été analysées à trois temps d'incubation (2, 8 et 48 h) dans le rumen de vaches fistulées. La dégradation des protéines était plus élevée pour la luzerne que pour le trèfle blanc, et ces deux espèces sans tannin avaient une plus forte dégradation des protéines que le lotier et la coronille. Pour le lotier, la dégradation des protéines était corrélée négativement à la teneur en tannins condensés, mais corrélée positivement à la dégradation de la matière sèche. À l'exception du lotier, la variabilité à l'intérieur d'une espèce pour la dégradabilité des protéines in situ était faible

Nanogap MEMS micro-relay with 70 ns swithing speed

International audienceThis paper presents Micro-electro-mechanical relays for very fast switching applications. Prototype relays have been fabricated tested and demonstrated reconfiguration capabilities as fast as 70 ns with a 300 ns additional settling time once electrical contact is fully stabilized. Such switching speed has been previously demonstrated on capacitive RF-MEMS switches, but this is the first time that such a fast mechanical switching is reported on relays, i.e. ohmic contact switches. The ability to open or close a contact at such speed can lead to many applications such as ultra low power electromechanical computing, or harsh environment electronics

Miniature RF MEMS Switches with 50 ns Switching Speed

International audienc

Sub-Hundred nanosecond reconfiguration capabilities of Nanogap RF MEMS Switched capacitor

International audienc

Determinação do coeficiente de repetibilidade e estabilização genotípica das características agronômicas avaliadas em genótipos de alfafa no ano de estabelecimento

Foram estimados os coeficientes de repetibilidade das características de produção de matéria seca (PMS), altura das plantas no momento do corte (APC), tolerância a doenças (TD) e altura no florescimento (AF), em genótipos de alfafa. As características foram avaliadas em 92 genótipos nos anos 2004 e 2005, durante 11 cortes, feitos nos períodos das águas (novembro a março, cinco cortes) e da seca (abril a setembro, seis cortes). O experimento foi conduzido em blocos ao acaso, com duas repetições. As estimativas dos coeficientes de repetibilidade foram obtidas por diferentes métodos de análises. Também realizou-se estudo da estabilização genotípica. Todas as análises estatísticas foram realizadas com auxílio do aplicativo computacional GENES. No período da seca, apenas dois cortes foram suficientes para se ter certeza de 85% na previsão do valor real para a PMS, sendo necessários cinco cortes para se obter a mesma confiabilidade nesta característica no período das águas. De maneira geral, no período das águas foi necessário maior número de avaliações para obter igual veracidade da comprovação genotípica. Pela estabilização genotípica, observouse aumento da confiabilidade com a eliminação de alguns cortes, chegando a até 97% com apenas três cortes, excluindose dois cortes iniciais e um final. As variáveis PMS e APC, no período das águas, apresentaram maiores estimativas do coeficiente de repetibilidade do que TD e AF