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Theses Year : 2004

Effect of photoperiod-sensitivity on yield and yield components of three sorghum varieties grown in West Africa

Le rôle du photopériodisme dans l'élaboration du rendement de trois variétés de sorgho cultivées en Afrique de l'Ouest

Benoît Clerget
  • Function : Author

Abstract

Summary Effect of photoperiod-sensitivity on yield and yield components of three sorghum varieties grown in West Africa West African sorghums are highly photoperiod-sensitive because this character has given them a great evolutionary advantage under the continental climate of the area, with large inter-annual variation in the amount and distribution of rainfall. This adaptation must be maintained in improved varieties for the region. But with the exception of variation in the duration of the vegetative cycle, few studies have examined physiological aspects of photoperiod-sensitivity in tropical cereals and this trait has been generally discarded until now. An ecophysiological study has been carried out on three sorghum varieties representative of material cropped in West Africa to quantify their physiological photoperiod-sensitivity. Experiments were done at Samanko, Mali, under natural environment over 2.5 years. Original conclusions on the development and growth of photoperiod-sensitive sorghum have been found, mainly due to the highly contrasting behaviour of the guinea race variety, which originated from West Africa: - The triggering of panicle initiation depends on both the photoperiod and the rate of change in daylength or of its components the time of sunrise or sunset. - The rates of apical leaf production varies with photoperiod and its variation at emergence, either the rate of change of daylength or the change in the time of sunrise or sunset. Initial developmental rates acquired at emergence remain constant until a sudden slowdown occurring around the date of the initiation of the 23rd leaf. This coincides with the onset of stem elongation, which occurs before panicle initiation. - Internode elongation is triggered by the sufficient availability of biosynthates related with a fast inherent LAI increase. All the developmental and growth rates slow down simultaneously probably as a consequence of the stem trophic competition and in respect with the co-ordination relationships between phytomers that organize the plant architectural cohesion. - When more than 23 leaves are produced trophic competition between organs is minimum and the biomass repartition driven by the demand of organs. On the contrary, when less than 23 leaves are produced, the panicle competes with stem for biosynthates during its development and the first part of its growth. - Panicle size has shown little variation with sowing date due to the antagonistic evolution of the duration and rate of its development varying in a contrary way in relation to photoperiod at emergence. A growth model integrating this knowledge and hypotheses has been developed, calibrated and tested for each of the three varieties. Its utilization, coupled with the acquired physiological knowledge, suggests that tillering and height reduction are probably not the right ways to improve the yield potential of photoperiod-sensitive sorghum. Emphasis has to be put on the de-correlation of the current relation between the potential panicle size and the flowering date of the variety.
Résumé Le rôle du photopériodisme dans l'élaboration du rendement de trois variétés de sorgho cultivées en Afrique de l'Ouest Les sorghos d'Afrique de l'Ouest sont très photopériodiques parce que ce caractère leur confère un important avantage évolutif en raison du climat continental de la zone, caractérisé par de fortes variations inter-annuelles du régime pluviométrique. Cette adaptation doit être maintenue dans les variétés améliorées pour la région. Mais en dehors de la variation de la durée du cycle de la phase végétative, les réponses physiologiques à la photopériode ont été peu quantifiées chez les céréales chez lesquelles ce caractère a été contre-selectionné jusqu'à présent. Une étude écophysiologique a été conduite sur 3 variétés de sorgho représentatives du matériel cultivé en Afrique de l'Ouest afin de quantifier la physiologie du photopériodisme. Les expérimentations ont été réalisées en conditions naturelles à Samanko, Mali, pendant 2 années et demi. Plusieurs conclusions originales sur le développement et la croissance des sorghos photopériodiques ont pu être tirées, grâce en particulier aux réponses très marquées de la variété de race guinea, originaire de la région, dont les principales sont : - Le déclenchement de l'initiation paniculaire est sous la double dépendance de la photopériode et du sens de variation de la durée du jour ou de ses composantes, les heures de lever et de coucher du soleil. - Le rythme de production des feuilles par l'apex varie en relation avec la photopériode et ses variations quotidiennes au moment de la levée, durée ou heures de l'aurore et du crépuscule. Il conserve ensuite la valeur initialement acquise jusqu'à un brusque ralentissement aux environs de la date de production de la 23ème feuille, lorsque débute la montaison spontanée en l'absence d'initiation paniculaire. - Le déclenchement de l'élongation des entre-nœuds à cette date est probablement la conséquence de la rapide augmentation du LAI et par conséquent de la biosynthèse. Tous les autres rythmes de développement et de croissance ralentissent simultanément en raison de la concurrence trophique et des relations de coordination entre phytomères qui organisent la cohésion architecturale de la plante. - Lorsque plus de 23 feuilles sont produites la concurrence trophique entre organes est minimale et la répartition de la biomasse est pilotée par la demande potentielle de chacun d'eux. En revanche, en dessous de 23 feuilles la panicule est en concurrence avec la tige pendant son développement et une part de sa croissance. - La taille de la panicule est peu variable en raison de l'évolution antagoniste de la durée et de la vitesse de son développement sur lesquels la photopériode exerce une influence inverse. Un modèle de croissance synthétisant ces connaissances et hypothèses a été calibré et testé pour chacune des variétés. Son utilisation couplée aux connaissances physiologiques acquises permet de conclure à destination des équipes de sélection que le tallage et la réduction de taille ne sont probablement pas de bonnes voies vers l'amélioration du potentiel de rendement des sorghos photopériodiques. L'effort doit essentiellement porter sur la décorrélation de la relation qui lie actuellement la taille potentielle de la panicule à la date de floraison de la variété.
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Dates and versions

pastel-00001186 , version 1 (31-05-2005)

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  • HAL Id : pastel-00001186 , version 1

Cite

Benoît Clerget. Effect of photoperiod-sensitivity on yield and yield components of three sorghum varieties grown in West Africa. Life Sciences [q-bio]. INAPG (AgroParisTech), 2004. English. ⟨NNT : 2004INAP0019⟩. ⟨pastel-00001186⟩

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