Réponses comparatives au stress thermique de trois génotypes de piment fort (Capsicum annuum L.) différant par leur sensibilité à la température

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14203 (2023) Citer cet article

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Alors que les températures mondiales ont augmenté régulièrement au cours des dernières décennies, l’étude des impacts du stress thermique sur les caractéristiques morpho-physiologiques et les rendements économiques des cultures horticoles a attiré de plus en plus l’attention de nombreux scientifiques et agriculteurs. Le piment fort (Capsicum annuum L.) est une culture maraîchère importante, principalement cultivée en plein champ en Corée du Sud. Dans cette étude, les impacts d'un stress thermique prolongé sur trois génotypes de piments forts différant par leurs niveaux de sensibilité au stress ont été évalués. L’étude a été menée dans deux serres différentes à température contrôlée pendant 75 jours. Des plantes âgées de 48 jours ont été cultivées dans des serres témoins et traitées thermiquement, où les températures avaient été fixées à 30 °C et 35 °C pendant la journée pendant 75 jours, respectivement. Les caractéristiques morphologiques, physiologiques et nutritionnelles de trois accessions ont été mesurées. Toutes les accessions de piment fort ont pu se remettre d'une exposition prolongée au stress thermique en un mois environ. Le phénomène de récupération a été observé dans certaines caractéristiques morphologiques et physiologiques significatives. Par exemple, le taux de croissance des plantes et le taux de photosynthèse ont considérablement augmenté après 40 jours de traitement thermique. La sensibilité au stress thermique variait selon les génotypes. Les plantes qui produisaient plus de fruits que de biomasse au début du traitement thermique avaient une récupération relativement lente, ce qui entraînait la perte de rendement la plus importante. Cette caractéristique morphologique clé peut être utilisée pour de futurs programmes de sélection afin de s’adapter au stress thermique prolongé.

Comme la température est l’un des facteurs environnementaux importants qui influencent les processus de croissance et de développement des plantes, notamment la photosynthèse, la transpiration, la respiration, la pollinisation et le développement des fruits, l’augmentation constante de la température constitue un stress abiotique majeur qui limite la croissance et le développement des plantes. Durant les étapes de développement des organes reproducteurs (par exemple floraison, pollinisation et fécondation), les plantes étaient particulièrement sensibles au stress thermique, ce qui entraînait une réduction des rendements en fruits1,2. En raison du réchauffement climatique, la température de la Terre a augmenté en moyenne d'au moins 1,1 °C depuis les années 18803,4. En 2021, la température moyenne à la surface de la planète était de 0,84 °C supérieure à la moyenne du XXe siècle5. En Corée, selon un rapport de Greenpeace6, le nombre de jours pendant lesquels la température de l’air était supérieure à 33 °C n’a cessé d’augmenter depuis les années 1980. Ces dernières années, le nombre de jours à 35 °C a considérablement augmenté6. Alors que de nombreux météorologues s’attendaient à une augmentation continue de ces événements plus chauds au cours des 30 prochaines années7,8,9, la compréhension des impacts potentiels du stress thermique sur la croissance des plantes et le rendement des fruits jouera un rôle clé dans le développement de stratégies d’adaptation pour compenser ces effets.

Le piment fort (Capsicum annuum L.) est un légume fruitier économiquement important en Corée en raison de l'épice importante dans la cuisine coréenne. En 2022, la production totale de piment en Corée était d’environ 92 757 tonnes10. La majorité des piments forts sont produits en plein champ sur des plates-bandes surélevées en utilisant une irrigation goutte à goutte et du paillis en Corée. Ainsi, les conditions météorologiques (par exemple température, précipitations, etc.) de la zone cultivée influencent directement les rendements en fruits de la culture. Bien que les poivrons se soient bien adaptés aux climats chauds, le nombre croissant de journées chaudes (au-dessus de 33 °C) constitue un défi de taille pour parvenir à une production durable de poivre en Corée. La plage de température optimale pour la formation et la qualité des fruits se situe entre 21 et 29 °C11. Lorsque la température dépasse 32 °C, la croissance du piment peut être lente ; la pourriture apicale des fleurs (BER) peut être observée sur les fruits ; et la nouaison peut cesser, avec des rendements plus faibles12.

Les réponses des plantes au stress thermique dépendent fortement de leur degré et de leur durée, ainsi que de leur stade de développement13. Le stress thermique endommage directement ou indirectement le fonctionnement des plantes, entraînant des changements morphophysiologiques, des phases de croissance et des processus métaboliques anormaux14 et une réduction des rendements15. Ces anomalies de croissance peuvent être observées en permanence ou non chez les plantes lorsque celles-ci sont exposées à un stress thermique, et chaque plante ou génotype a évolué avec ses propres tolérances ou mécanismes pour gérer les conditions de stress thermique16. En revanche, certains génotypes tolérants au sein de plusieurs espèces cultivées avaient des rendements plus élevés dans des conditions de températures élevées17,18,19. Plusieurs études ont rapporté des différences génotypiques dans la tolérance/sensibilité des piments forts en comparant les taux de germination et de croissance des plantules20,21, la croissance des cultures, la physiologie, les rendements21, la photosynthèse20,22 et la longueur du tube pollinique et la germination du pollen et la stabilité de la membrane23,24 entre la chaleur. -des génotypes sensibles et tolérants à la chaleur. Selon ces études antérieures, l'augmentation des taux de durée et de la température réduisait considérablement les taux de germination, le poids des semis, les taux de photosynthèse et les rendements en fruits lorsque les températures étaient d'au moins 5 °C au-dessus de la température optimale de croissance des plantes25 ou à 42 °C21.