Search

La spectroscopie visible et proche Infrarouge couplée à de l’imagerie (hyperspectrale) permet le traitement du signal de réflectance à l’échelle d’un couvert végétal en plein champ. A partir de ce signal, un étalonnage permettant d'inférer la teneur en azote folaire d'un couvert de blé a été développé [1]. Notre objectif était de i) préciser le domaine de validité de cet étalonnage notamment en prenant en compte l'impact de variations architecturales (insertion des feuilles notamment) et ii) comprendre pourquoi les performances de l'étalonnage obtenu -au demeurant très correctes- restaient inférieures à celles obtenues sur feuilles ou plantes isolées. Nous avons modélisé différentes maquettes de couvert de blé (modèle architecturé ADEL [2]) correspondant à différents stades phénologiques et architectures folaires. Ces maquettes ont été couplées avec un modèle de radiosité, CARIBU, estimant la quantité d’énergie d’une feuille reçue soit directement soit par ses voisines (reflectances directe et multiples) [3]. Nous avons observé que les organes soumis à des expositions fortes (généralement situés dans la partie haute du couvert) présentaient peu de réflexions multiples et avaient une teneur en azote foliaire conforme à un attendu défini sur la base d'une feuille isolée. A l'inverse, les réflexions multiples étaient importantes pour les pixels situés dans la partie basse du couvert générant un découplage entre signal spectral et contenu bichimique et une sous estimation de la teneur en azote (-0.4 points). Ces résultats sont présentés dans différents contextes architecturaux et leurs implications sont discutées dans le cadre du développement de la technologie hyperspectrale pour l’inférence de la teneur azote foliaire de couvert de blé., Imaging coupled with visible and infrared spectroscopy provide us some data to represent the canopy under field conditions. This signal can be processed to infer some leaf biochemical content such as nitrogen [1]. Here our aim was firstly, to precise how this calibration could be extended to numerous architectural contexts according in particular to leaf angle and secondly, to clarify why the accuracy of this calibration is lower compared to another one's performed on isolated leaves. Using ADEL-wheat a 3d architectural model of wheat development [2], different scenes corresponding to wheat canopies along plant cycle or related to leaf geometry shape have been modelled. These 3D scenes have been coupled with Caribu which model lighting for virtual scenes [3] allowing to estimate in each point of the scene direct and multiple reflectances. Multiple reflexions were reduced for upper leaves which received larger amount of light whereas they were important for lower leaves decoupling the relationship between spectral data and leaf nitrogen content (LNC). Therefore the LNC of these leaves are slightly under-estimated (-0.4 points). The consequence of these results will be discussed in the frame of the use of hyperspectral imaging development for field phenotyping.

International audience; Oilseed rape, a crop requiring a high level of nitogen (N) fertilizers, is characterized by low N use efficiency. To identify the limiting factors involved in the N use efficiency of winter oilseed rape, the response to low N supply was investigated at the vegetative stage in 10 genotypes by using long-term pulse-chase (15)N labelling and studying the physiological processes of leaf N remobilization. Analysis of growth and components of N use efficiency allowed four profiles to be defined. Group 1 was characterized by an efficient N remobilization under low and high N conditions but by a decrease of leaf growth under N limitation. Group 2 showed a decrease in leaf growth under low N supply that was associated with a low N remobilization efficiency under both N supplies despite a high remobilization of soluble proteins. In response to N limitation, Group 3 is characterized by an increase in N use efficiency and leaf N remobilization compared with high N that is not sufficient to sustain the leaf biomass production at a similar level to non-limited plants. Genotypes of Group 4 subjected to low nitrate were able to maintain leaf growth to the same level as under high N. The profiling approach indicated that enhancement of amino acid export and soluble protein degradation was crucial for N remobilization improvement. At the whole-plant level, N fluxes revealed that Group 4 showed a high N remobilization in source leaves combined with a better N utilization in young leaves. Consequently, an enhanced N remobilization limits N loss in fallen leaves, but this remobilized N needs to be efficiently utilized in young leaves to improve N use efficiency.

National audience; La spectroscopie visible et proche infrarouge couplée à l’imagerie hyperspectrale permet le traitement du signal de réflectance à l’échelle d’un couvert végétal et le développement de relations de calibration destinées à déduire la composition chimique de ce couvert comme l’azote foliaire. Un modèle mathématique de détermination de l’azote a été mis en place à l’échelle du couvert en se basant sur l’imagerie hyperspectrale. Toutefois les interactions possibles entre données de réflectance du couvert et les propriétés architecturales (taille et angle d’insertion des feuilles) interrogent sur la robustesse du modèle obtenu. Pour préciser l’impact de ces variations architecturales sur les propriétés spectrales du couvert, nous avons modélisé différentes maquettes de couverts de blé (modèle architecturé ADEL) à différents stades phénologiques avec un modèle de radiosité imbriqué (calcul de la quantité d’énergie d’une feuille reçue par ses voisines) nommé Caribu. Ces deux modèles sont disponibles sur la plate forme Open Alea.27 L’analyse en composantes principales a été utilisée pour représenter les données issues de Caribu. Les deux premiers axes de cette ACP (> 99 % de la variabilité expliquée) représentent respectivement l’exposition de la feuille et les réflexions multiples. Le modèle azote a été appliqué à ces données spectrales. Pour une maquette donnée, nous avons pu observer que les organes soumis à des expositions fortes et ne présentant pas de réflexions multiples avaient une teneur en azote foliaire conforme à l’attendu alors que les triangles situés dans la partie basse du couvert, très soumise à des réflexions multiples, avaient une teneur en azote foliaire sous-estimée ( 0.4 points). Ces résultats sont présentés dans différents contextes architecturaux ; leurs implications sont discutées dans le cadre du développement de la technologie hyperspectrale pour l’estimation de la teneur en azote foliaire de couverts de blé.

Various physical, chemical, and physiological processes, including canopy structure, impact surface reflectance. Remote sensing aims to derive ecosystem properties and their functional relationships, given these impacts. Ollinger et al. (1) do not distinguish between the forward and inverse problems in radiative transfer and, hence, misrepresent our results (2). The authors also suggest our conclusions are based on a subset of data from ref. 3, which is not the case.

Plante de grande culture, le colza (Brassica napus L. ) présente une faible efficience d’utilisation de l’azote (EUA) due à une mauvaise remobilisation de l’azote (N) au cours de la sénescence foliaire. Afin de caractériser les mécanismes clés susceptibles d’améliorer l’EUA, les objectifs visaient à identifier les processus physiologiques, protéomiques et moléculaires impliqués dans la remobilisation du N au cours de la sénescence foliaire et de déterminer l’impact de bas intrants azotés sur ces processus. Les jeunes feuilles de colza privées en nitrate présentent un ralentissement de la sénescence concomitant à l’accumulation d’un inhibiteur de protéases correspondant à BnD22 (Brassica napus Drought 22 kDa), une protéine capable de se lier aux chlorophylles. La double fonction de BnD22 interviendrait dans la protection des tissus juvéniles en maintenant l’intégrité des protéines et la capacité photosynthétique en réponse aux stress abiotiques. L’analyse des événements physiologiques et protéomiques associés à la remobilisation du N et à la sénescence foliaire a montré l’implication de protéines du métabolisme énergétique, de réponse aux stress et de protéolyse. Une protéase chloroplastidiale FtsH, une protéase à aspartate, une sous-unité du protéaosome et une protéase à cystéine SAG12 sont successivement induites au cours de la sénescence. La privation en N accélère l’entrée en sénescence mais n’affecte pas la séquence des événements. Le faible niveau de N résiduel observé dans les feuilles chutées de colzas privés en N s’explique par la conjonction d’une sénescence précoce, d’une protéolyse rapide, et d’une augmentation de la durée et de l’intensité du recyclage du N., Senescence, the faster proteolysis, and the increase of duration as well as intensity of N recycling. Brassica napus L. (oilseed rape) is an important crop plant with low nitrogen use efficiency (NUE) due to a weak remobilization of nitrogen (N) during leaf senescence. In order to characterize the key processes able to improve the NUE, the objectives were to identify the physiological, proteomics and molecular events implied in N remobilization during leaf senescence, and to determine whether low mineral N availability impact on these events. Young leaves of nitrate-deprived plants presented a delay of senescence concomitant with the accumulation of a trypsin inhibitor corresponding to BnD22 (Brassica napus Drought 22 kDa), a protein capable of binding chlorophylls. The dual function of BnD22 could be involved in the protection of younger tissues by maintaining protein integrity and photosynthesis capacity in response to abiotic stresses. The analysis of proteomics and physiological events associated with N remobilization and leaf senescence revealed the involvement of proteins acting in energy metabolism, plant stress response and proteolysis. A chloroplastidial protease FtsH, an aspartic protease, a proteaosome subunit and a cysteine protease SAG12 were successively induced during leaf senescence. The N starvation led to accelerate the onset of leaf senescence but did not affect the sequence of events. The weak level of residual N observed in fallen leaves of oilseed rape deprived in N was explained by the premature.