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Université des Sciences et de la Technologie
Houari Boumediene
(U.S.T.H.B)
Faculté des Sciences Biologiques
Mémoire de MASTER
En Sciences de la Nature et de la Vie
Spécialité : sciences du végétal et biotechnologie
Effets du priming sur l’accumulation de la
proline libre au niveau des embryons de
graines de (Vigna unguiculata L.), lors de
la germination
Présenté par:
Mlle. ABER Khawla
Mlle. SEGMANE Chaimal Juillet 2019
Dirigé par:
Dr. BOUCELHA Lilya
Plan de travail I. Introduction
III. Matériel et méthodes
IV. Résultats discussion
V. Conclusion
Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
Graine, ou autre partie
d'un végétal, apte à
former une plante
complète après semis
ou enfouissement.
Etapes de développement
d’une graine:
1- L’embryogénèse.
2- Le remplissage.
3- La dessiccation.
L’embryon (future
plantule)
Cotylédons ( réserves)
Tégument (protection)
La germination est un terme qui désigne le passage de la semence d’une vie
latente à un état actif en conditions favorables (Heller et al., 2000).
Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
Hydratation partielle des
semences avec de l’eau distillée
Activation des processus
métaboliques pré-germinatifs
Chimiopriming
Traitement
chimique
Hormopriming
Traitement
hormonal
Hydropriming
Traitement
hydrique ou
redéshydratation
Osmopriming
Traitement
osmotique
Redéshydratation
(Avant l’émergence de la radicule)
Rehydratation+germination
La phase
réversible de la
germination
Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
Effets bénéfiques
du priming
Germination
homogène
(synchronisée)
et rapide
Levée de la
dormance
Meilleure
croissance
Floraison plus
précoce
Augmentation
du rendement
Obtention
des cultures
uniformes
Obtention des
plantes plus
tolérantes aux stress
abiotiques
L’endurcissement des semences
provoque des modifications
Physiologiques
L'accumulation de composants de
signalisation latents qui seront utilisés lors
d’une nouvelle exposition à un stress
Ces mécanismes moléculaires
permettent aux plantes de mémoriser les
événements d'amorçage précédents et de
générer, ensuite, des empreintes de
mémoire. Sous contrôle épigénétique
GénétiquesBiochimiques Moléculaires
Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
Cette contrainte résulte d'un
abaissement du potentiel
hydrique dans l'air et/ou dans le
sol en dessous d'une certaine
valeur, dépendant du génotype,
du phénotype et des
caractéristiques du milieu
Inhibition du
croissance
cellulaire et une
altération de la
reproduction
Augmentation de la
production des espèces
réactives d’oxygène et
ainsi l’augmentation
de la peroxydation
lipidique
Effets de la
contrainte
hydrique
Modifications des
propriétés
intrinsèques de la
membrane
Un déficit hydrique s'installe lorsque l’eau
disponible pour la plante ne lui permet pas de
répondre à la demande climatique
(Djebbar, 2012).
Traitements pré-germinatifs des semences
de Vigna unguiculata  Hydropriming
Effets sur la germination et la croissance
radiculaire
Evolution des métabolites durant la
germination
1
2 Cotylédons
Radicule
Gemmule
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Favorables
Stressantes
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
• Vigna unguiculata « La dolique ou le haricot à
l’œil noir »
Matériel végétal:
• Madagascar
Origine :
• Graines et embryons
Parties utilisées :
• Règne : Plantae
• Clade : Spermatophyta
• Ordre : Fabales
• Famille : Fabaceae
• Genre : Vigna Savi
• Espèce : Vigna unguiculata (L.) Walp.
• Sous-Espèce : Vigna
unguiculata subsp. unguiculata (L.) Walp.
Classification phylogénétique APG III :
Graines
Cotylédons
Radicules
Gemmules
Embryons
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Lot non traité
(témoins)
Lot traité
(Hydropriming)
Sélection des graines
-I-Etude de la germination
Cinétique de
germination
Croissance linéaire
des radicules
Conditions favorables
(eau distillée)
Conditions défavorables
(PEG 20%)
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Figure: Effets du priming sur la germination des semences de Vigna unguiculata (haricot à l’œil noir) dans des conditions
favorables (eau distillée) et stressantes (PEG à 20%).
Photos montrant la germination des semences au cinquième jour de la mise en germination:
A: Primées PEG 20% B: Témoins PEG 20% C: Primées eau D: Témoins eau
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Pourcentagedegermination
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Pourcentagedegermination
parjour
JoursTémoins
Primées
PEG 20%
Cinétique de germination
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Figure: Effets de priming sur la longueur des radicules (cm) des plantules âgées de cinq jours issues
des semences de Vigna unguiculata mises à germer dans l’eau distillée et dans le PEG à 20%.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Témoins Primées Témoins Primées
Dans l'eau Dans le PEG
Longueurdesradicule
(cm)
41.81%
33.33%
-II-
Etude à l’échelle des embryons
Analyses biochimiques
Cotylédons
Gemmule
Radicule
Acides aminés
totaux
Rosan (1957)
Proline libre
Magné et
Larher (1992)
MDA
Popham et
Novacky (1991)
Les résultats obtenus par notre étude des effets de
l’hydropriming sur les performances germinatives et la
croissance sont soutenus par des études antérieurs sur plusieurs
espèces cultivées telles que le blé (Janmohammadi et al., 2008),
le mais (Amoaghaie et al., 2010), l’oignon (Mehri., 2015), le riz
(Hussain et al., 2016), le sorgho (Hathal et al., 2017), le seigle
chinois (Hong-Yuan et al., 2018).
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Figure: Evolution de la teneur en acides aminés totaux chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des
graines témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition favorables
(eau distillée).
C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule.
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Teneursenacidesaminés
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Teneursenacidesaminés
(mg,g-1MVS)
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(mg,g-1MVS)
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Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
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Conclusion
Figure: Evolution de la teneur en acides aminés totaux chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des
grains témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition défavorables
(PEG à 20%).
C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule.
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(mg,g-1MVS)
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(mg,g-1MVS)
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(mg,g-1MVS)
Temps de germination
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Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Figure: Evolution de la teneur en proline libre chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains
témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition favorables (Eau
distillée).
C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule.
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(mg,g-1MVS)
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Matériel et
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Résultats et
discussion
Conclusion
Figure: Evolution de la teneur en proline libre chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins
et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition défavorables (PEG 20%).
C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule.
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TeneursenProline
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(mg,g-1MVS)
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Figure: Evolution de la teneur en MDA chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins et
traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition favorables (Eau distillée).
C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule.
Introduction
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(µmole.g-1MVF)
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Figure: Evolution de la teneur en MDA chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins et
traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition défavorables (PEG à 20%).
C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule.
Introduction
Matériel et
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TeneurenMDA
(µmole/g)
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(µmole/g)
Temps de germination
Témoins
PriméesG
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
L’hydropriming induit des
modifications morphologiques,
physiologiques et biochimiques.
Dégradation et
mobilisation des réserves
protéiques en conditions
favorables et défavorables
Modifications de la régulation de
la biosynthèse et la dégradation
de la proline
Atténuer les effets du
stress oxydatif en
diminuant la
peroxydation lipidique
Amélioration de la
germination et la croissance
des radicules en conditions
normales et stressantes
Empreinte
de mémoire
Changement
épigénétiques
Introduction
Matérielset
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Le traitement pré-germinatif des semence de Vigna unguiculata permet d’améliorer les performances
germinatives et la croissance des radicules. Ce traitement provoque des modifications de l’évolution des
métabolites au niveau embryonnaire lors de la germination sous des conditions favorables et stressantes.
Ces modifications dépendent étroitement de l’organe et de la phase de germination tels que la stimulation d’une
forte accumulation des acides aminés totaux, la diminution de la teneur en proline libre et le taux de
malondéhaldéhyde (MDA).
Quant aux réponses au stress, notre étude montre que l’embryon réagit d’une manière très différente aux plantes
(feuilles) face à une contrainte hydrique, notamment la non accumulation de la proline, aussi bien au niveau des
embryons traités que non traités.
Etudier d'une manière plus approfondie les mécanismes réagissant l’hydropriming des semences, en identifiant
d’une manière plus précise les protéines, les enzymes et les antioxydants.
Étudier l’expression de certains gènes candidats ainsi que les facteurs régulateurs responsables des modifications
de cette expression suite à un priming.
Confronter les plantules issus de graines traitées à d’autre contraintes telles que la salinité et les bases
températures.
Introduction
Matériel et
méthodes
Résultats et
discussion
Conclusion
Hydropriming et Evolution des métabolites

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Hydropriming et Evolution des métabolites

  • 1. Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (U.S.T.H.B) Faculté des Sciences Biologiques Mémoire de MASTER En Sciences de la Nature et de la Vie Spécialité : sciences du végétal et biotechnologie Effets du priming sur l’accumulation de la proline libre au niveau des embryons de graines de (Vigna unguiculata L.), lors de la germination Présenté par: Mlle. ABER Khawla Mlle. SEGMANE Chaimal Juillet 2019 Dirigé par: Dr. BOUCELHA Lilya
  • 2. Plan de travail I. Introduction III. Matériel et méthodes IV. Résultats discussion V. Conclusion
  • 3.
  • 4. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Graine, ou autre partie d'un végétal, apte à former une plante complète après semis ou enfouissement. Etapes de développement d’une graine: 1- L’embryogénèse. 2- Le remplissage. 3- La dessiccation. L’embryon (future plantule) Cotylédons ( réserves) Tégument (protection)
  • 5. La germination est un terme qui désigne le passage de la semence d’une vie latente à un état actif en conditions favorables (Heller et al., 2000). Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
  • 6. Hydratation partielle des semences avec de l’eau distillée Activation des processus métaboliques pré-germinatifs Chimiopriming Traitement chimique Hormopriming Traitement hormonal Hydropriming Traitement hydrique ou redéshydratation Osmopriming Traitement osmotique Redéshydratation (Avant l’émergence de la radicule) Rehydratation+germination La phase réversible de la germination Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
  • 7. Effets bénéfiques du priming Germination homogène (synchronisée) et rapide Levée de la dormance Meilleure croissance Floraison plus précoce Augmentation du rendement Obtention des cultures uniformes Obtention des plantes plus tolérantes aux stress abiotiques L’endurcissement des semences provoque des modifications Physiologiques L'accumulation de composants de signalisation latents qui seront utilisés lors d’une nouvelle exposition à un stress Ces mécanismes moléculaires permettent aux plantes de mémoriser les événements d'amorçage précédents et de générer, ensuite, des empreintes de mémoire. Sous contrôle épigénétique GénétiquesBiochimiques Moléculaires Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
  • 8. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Cette contrainte résulte d'un abaissement du potentiel hydrique dans l'air et/ou dans le sol en dessous d'une certaine valeur, dépendant du génotype, du phénotype et des caractéristiques du milieu Inhibition du croissance cellulaire et une altération de la reproduction Augmentation de la production des espèces réactives d’oxygène et ainsi l’augmentation de la peroxydation lipidique Effets de la contrainte hydrique Modifications des propriétés intrinsèques de la membrane Un déficit hydrique s'installe lorsque l’eau disponible pour la plante ne lui permet pas de répondre à la demande climatique (Djebbar, 2012).
  • 9. Traitements pré-germinatifs des semences de Vigna unguiculata  Hydropriming Effets sur la germination et la croissance radiculaire Evolution des métabolites durant la germination 1 2 Cotylédons Radicule Gemmule Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Favorables Stressantes
  • 10.
  • 11. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion • Vigna unguiculata « La dolique ou le haricot à l’œil noir » Matériel végétal: • Madagascar Origine : • Graines et embryons Parties utilisées : • Règne : Plantae • Clade : Spermatophyta • Ordre : Fabales • Famille : Fabaceae • Genre : Vigna Savi • Espèce : Vigna unguiculata (L.) Walp. • Sous-Espèce : Vigna unguiculata subsp. unguiculata (L.) Walp. Classification phylogénétique APG III : Graines Cotylédons Radicules Gemmules Embryons
  • 12. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Lot non traité (témoins) Lot traité (Hydropriming) Sélection des graines -I-Etude de la germination Cinétique de germination Croissance linéaire des radicules Conditions favorables (eau distillée) Conditions défavorables (PEG 20%)
  • 13.
  • 14. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Figure: Effets du priming sur la germination des semences de Vigna unguiculata (haricot à l’œil noir) dans des conditions favorables (eau distillée) et stressantes (PEG à 20%). Photos montrant la germination des semences au cinquième jour de la mise en germination: A: Primées PEG 20% B: Témoins PEG 20% C: Primées eau D: Témoins eau 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 Pourcentagedegermination parjour JoursTémoins Primées Eau 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 Pourcentagedegermination parjour JoursTémoins Primées PEG 20% Cinétique de germination
  • 15. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Figure: Effets de priming sur la longueur des radicules (cm) des plantules âgées de cinq jours issues des semences de Vigna unguiculata mises à germer dans l’eau distillée et dans le PEG à 20%. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Témoins Primées Témoins Primées Dans l'eau Dans le PEG Longueurdesradicule (cm) 41.81% 33.33%
  • 16. -II- Etude à l’échelle des embryons Analyses biochimiques Cotylédons Gemmule Radicule Acides aminés totaux Rosan (1957) Proline libre Magné et Larher (1992) MDA Popham et Novacky (1991) Les résultats obtenus par notre étude des effets de l’hydropriming sur les performances germinatives et la croissance sont soutenus par des études antérieurs sur plusieurs espèces cultivées telles que le blé (Janmohammadi et al., 2008), le mais (Amoaghaie et al., 2010), l’oignon (Mehri., 2015), le riz (Hussain et al., 2016), le sorgho (Hathal et al., 2017), le seigle chinois (Hong-Yuan et al., 2018). Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion
  • 17. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Figure: Evolution de la teneur en acides aminés totaux chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des graines témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition favorables (eau distillée). C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1h 6h 12h 22h 32h 42h Teneursenacidesaminés (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins PriméesC 0 5 10 15 20 25 30 35 1h 6h 12h 22h 32h 42h Teneursenacidesaminés (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins Primées R 0 5 10 15 20 25 1h 6h 12h 22h 32h 42h Teneursenacidesaminés (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins Primées G
  • 18. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Figure: Evolution de la teneur en acides aminés totaux chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition défavorables (PEG à 20%). C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule. 0 2 4 6 8 10 12 14 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenAcidesamineés (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins Primées C 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenAcidesaminés (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins Primées R 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenAcidesAminés (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins PriméesG
  • 19. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Figure: Evolution de la teneur en proline libre chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition favorables (Eau distillée). C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenProline (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins PriméesC 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenProline mg,gMVS Temps de germination Témoins PriméesR 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 1h 6h 12h 22h 32h 42h eneursenProline mg,gMVS Temps de germination Témoins Primées G
  • 20. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion Figure: Evolution de la teneur en proline libre chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition défavorables (PEG 20%). C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenProline (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins Primées C 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenProline (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins Primées R 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneursenProline (mg,g-1MVS) Temps de germination Témoins Primées G
  • 21. Figure: Evolution de la teneur en MDA chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition favorables (Eau distillée). C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneurenMDA (µmole.g-1MVF) Temps de germination Témoins PriméesC 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneurenMDA (µmole.g-1MVF) Temps de germination Témoins PriméesR 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneurenMDA (µmole.g-1MVF) Temps de germination Témoins Primées G
  • 22. Figure: Evolution de la teneur en MDA chez les cotylédons, la radicule et la gemmule des grains témoins et traitées de Vigna unguiculata au cours de la germination dans des condition défavorables (PEG à 20%). C: Cotylédons. R: Radicule. G: Gemmule. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneurenMDA (µmole/g) Temps de germination Témoins PriméesC 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneurenMDA (µmole/g) Temps de germination Témoins PriméesR 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 1h 6h 12h 22h 32h 42h TeneurenMDA (µmole/g) Temps de germination Témoins PriméesG
  • 23. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion L’hydropriming induit des modifications morphologiques, physiologiques et biochimiques. Dégradation et mobilisation des réserves protéiques en conditions favorables et défavorables Modifications de la régulation de la biosynthèse et la dégradation de la proline Atténuer les effets du stress oxydatif en diminuant la peroxydation lipidique Amélioration de la germination et la croissance des radicules en conditions normales et stressantes Empreinte de mémoire Changement épigénétiques
  • 24.
  • 25. Introduction Matérielset méthodes Résultats et discussion Conclusion Le traitement pré-germinatif des semence de Vigna unguiculata permet d’améliorer les performances germinatives et la croissance des radicules. Ce traitement provoque des modifications de l’évolution des métabolites au niveau embryonnaire lors de la germination sous des conditions favorables et stressantes. Ces modifications dépendent étroitement de l’organe et de la phase de germination tels que la stimulation d’une forte accumulation des acides aminés totaux, la diminution de la teneur en proline libre et le taux de malondéhaldéhyde (MDA). Quant aux réponses au stress, notre étude montre que l’embryon réagit d’une manière très différente aux plantes (feuilles) face à une contrainte hydrique, notamment la non accumulation de la proline, aussi bien au niveau des embryons traités que non traités.
  • 26. Etudier d'une manière plus approfondie les mécanismes réagissant l’hydropriming des semences, en identifiant d’une manière plus précise les protéines, les enzymes et les antioxydants. Étudier l’expression de certains gènes candidats ainsi que les facteurs régulateurs responsables des modifications de cette expression suite à un priming. Confronter les plantules issus de graines traitées à d’autre contraintes telles que la salinité et les bases températures. Introduction Matériel et méthodes Résultats et discussion Conclusion