Communauté scientifique de Montpellier



Laboratoire d’écophysiologie des plantes sous stress environnementaux (LEPSE)

Directeur : Bertrand Muller

Thématique de recherche
Dans un contexte de changement climatique et d'agriculture durable, le travail du Laboratoire d'écophysiologie des plantes sous stress environnementaux a pour objectif la connaissance et la mise à disposition d'outils permettant d'améliorer la tolérance des plantes aux stress abiotiques. La stratégie s'appuie tant sur l'analyse et la modélisation de l'interaction entre génotype et environnement que sur l'identification des mécanismes essentiels contribuant à la maîtrise de la croissance, du développement et de la transpiration des plantes confrontées aux défis environnementaux. Cela est possible grâce à la collaboration avec des généticiens, des biologistes moléculaires et des mathématiciens ainsi qu'en intégrant les données cellulaires, biophysiques, physiologiques et l'ensemble des approches de modélisation des plantes, de la cellule à la plante entière. Le travail est réalisé sur trois espèces: le maïs, la vigne et la plante modèle Arabidopsis thaliana. La plupart des recherches sont effectuées sur trois plates-formes de phénotypage (Phenodyn, Phenopsis et PhenArch), partiellement développées en interne et désormais largement ouvertes à la communauté. Localement, ce groupe fait partie du Labex Agronomie et développement durable et est fortement engagé dans l'enseignement via SupAgro et l'Université de Montpellier (UM2).
Points forts de la recherche
- Développement de méthodologies de phénotypage pour disséquer et modéliser les réponses de la plante entière (croissance foliaire et racinaire, utilisation de l'eau) face aux changements climatiques.

- Association de la génétique et de la modélisation écophysiologique, pour simuler le comportement de génotypes virtuels dans différents scénarii climatiques. Quantification des impacts de la diversité allélique sur les caractéristiques recherchées.

- Identification des principaux processus responsables des différences génotypiques par la combinaison de variations génétiques (mutants, variations naturelles) et la manipulation de l'environnement
Personnel
Instituts
Chercheurs
Professeurs
Ing. de recherche

Personnel admin. & techn.
Doct.
Mtp SupAgro, INRA
 9 1 3 13 10
Equipes de recherche
  • Modélisation et Analyse de l'interaction Génotype Environnement - MAGE
  • Efficience de Transpiration et Adaptation des Plantes aux climats secs - ETAP
  • Stress environnementaux et Processus Intégrés du contrôle de la Croissance - SPIC
Plateformes et autres outils
Plateformes de phénotypage Phenodyn, Phenopsis et PhenoArch installées dans des serres ou chambres de culture mesurent en continu le taux de croissance foliaire ainsi que le taux de transpiration, par le biais d'outils d'imagerie et de capteurs. La photosynthèse, la température de la feuille (imagerie infrarouge) en réponse aux changements de statut hydrique du sol et aux conditions environnementales constantes ou variables.Les plateformes peuvent accueillir simultanément jusqu'à: 400 plantes pour Phenodyn, 3 x 500 plantes de type Arabidopsis pour Phenopsis et 1700 plantes de grande taille (céréales, vigne) pour PhenoArch.
Des modèles biophysiques basés sur des processus, des modèles gène-au-phénotype et des modèles architecturaux sont développés et permettent de simuler les réactions des plantes à l'environnement.
Principaux partenariats internationaux
Pays du Sud: Principalement en collaboration avec des centres de recherche internationaux (IRRI, CIMMYT, CIRAD), des universités (Queensland, Australie) et des programmes nationaux (Kenya et Inde) Europe: avec deux grands programmes sur Arabidopsis (Agron-Omics: Max Planck, Univ de Ghent, John Innes Centre) et sur les céréales (DROPS: Univ de Louvain, Bologne et Lancaster) France: Plusieurs programmes de l'ANR
Faits et chiffres
Publications dans des revues internationales
2005 - 2009 : 62
Publications significatives
1. Tardieu F, Simonneau T. 1998. Variability among species of stomatal control under fluctuating soil water status and evaporative demand: modelling isohydric and anisohydric behaviours. Journal of Experimental Botany 49, 419-432. (183 citations)

2. Reymond M, Muller B, Leonardi A, Charcosset A, Tardieu F. 2003. Combining quantitative trait loci analysis and an ecophysiological model to analyze the genetic variability of the responses of maize leaf growth to temperature and water deficit. Plant Physiology 131, 664-675. (107 citations)

3. Tardieu F. 2003. Virtual plants: modelling as a tool for the genomics of tolerance to water deficit. Trends in Plant Science 8, 9-14. (101 citations)

4. Tardieu F, Granier C, Muller B. 1999. Modelling leaf expansion in a fluctuating environment: are changes in specific leaf area a consequence of changes in expansion rate? New Phytologist 143, 33-44. (77 citations)

5. Christophe A, Letort V, Hummel I, Cournede P-H, de Reffye P, Lecoeur J. 2008. A model-based analysis of the dynamics of carbon balance at the whole-plant level in Arabidopsis thaliana. Functional Plant Biology 35, 1147-1162.

6. Dosio GAA, Tardieu F, Turc O. 2010. Floret initiation, tissue expansion and carbon availability at the meristem of the sunflower capitulum as affected by water or light deficits. New Phytologist, doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03445.x.

7. Ehlert C, Maurel C, Tardieu F, Simonneau T. 2009. Aquaporin-mediated reduction in maize root hydraulic conductivity impacts cell turgor and leaf elongation even without changing transpiration. Plant Physiology 150, 1093-1104.

8. Fuad-Hassan A, Tardieu F, Turc O. 2008. Drought-induced changes in anthesis-silking interval are related to silk expansion: a spatio-temporal growth analysis in maize plants subjected to soil water deficit. Plant, Cell & Environment 31, 1349-1360.

09. Granier C, Tardieu F. 2009. Multi-scale phenotyping of leaf expansion in response to environmental changes: the whole is more than the sum of parts. Plant Cell and Environment 32, 1175-1184.

10. Hummel I, Pantin F, Sulpice R, Piques M, Rolland G, Dauzat M, Christophe A, Pervent M, Bouteille M, Stitt M, Gibon Y, Muller B. 2010. Arabidopsis Plants Acclimate to Water Deficit at Low Cost through Changes of Carbon Usage: An Integrated Perspective Using Growth, Metabolite, Enzyme, and Gene Expression Analysis. Plant Physiology 154, 357-372.

11. Louarn G, Lecoeur J, Lebon E. 2008. A three-dimensional statistical reconstruction model of grapevine (Vitis vinifera) simulating canopy structure variability within and between cultivar/training system pairs. Annals of Botany 101, 1167-1184.

12. Massonnet C, Vile D, Fabre J, Hannah MA, Caldana C, Lisec J, Beemster GTS, Meyer RC, Messerli G, Gronlund JT, Perkovic J, Wigmore E, May S, Bevan MW, Meyer C, Rubio-Diaz S, Weigel D, Micol JL, Buchanan-Wollaston V, Fiorani F, Walsh S, Rinn B, Gruissem W, Hilson P, Hennig L, Willmitzer L, Granier C. 2010. Probing the Reproducibility of Leaf Growth and Molecular Phenotypes: A Comparison of Three Arabidopsis Accessions Cultivated in Ten Laboratories. Plant Physiology 152, 2142-2157.

13. Muller B, Bourdais G, Reidy B, Bencivenni C, Massonneau A, Condamine P, Rolland G, Conejero G, Rogowsky P, Tardieu F. 2007. Association of specific expansins with growth in maize leaves is maintained under environmental, genetic, and developmental sources of variation. Plant Physiology 143, 278-290.

14. Muller B, Pantin F, Génard M, Turc O, Freixes S, Piques M, Gibon Y (2011) Water deficits uncouple growth from photosynthesis, increase C content, and modify the relationships between C and growth in sink organs, Journal of Experimental Botany 62: 1715-1729

15. Parent B, Hachez C, Redondo E, Simonneau T, Chaumont F, Tardieu F. 2009. Drought and ABA effects on aquaporin content translate into changes in hydraulic conductivity and leaf growth rate: a trans-scale approach. Plant Physiology 149, 2000-2012.

16. Pellegrino A, Gozéb E, Lebon E, Wery J 2006. A model-based diagnosis tool to evaluate the water stress experienced by grapevine in field sites. European Journal of Agronomy 25, 49-59

17. Pradal C, Dufour-Kowalski S, Boudon F, Fournier C, Godin C. 2008. OpenAlea: a visual programming and component-based software platform for plant modelling. Functional Plant Biology 35, 751-760.

18. Tardieu F, Tuberosa R. 2010. Dissection and modelling of abiotic stress tolerance in plants. Current Opinion in Plant Biology 13, 206-212.

19. Tardieu F, Granier C, Muller B (2011) Water deficit and growth. Co-ordinating processes without an orchestrator? Current opinion in plant biology 14: 1-7

20. Tisne S, Reymond M, Vile D, Fabre J, Dauzat M, Koornneef M, Granier C. 2008. Combined Genetic and Modelling Approaches Reveal That Epidermal Cell Area and Number in Leaves Are Controlled by Leaf and Plant Developmental Processes in Arabidopsis. Plant Physiology 148, 1117-1127.

21. Welcker C, Boussuge B, Bencivenni C, Ribaut JM, Tardieu F. 2007. Are source and sink strengths genetically linked in maize plants subjected to water deficit? A QTL study of the responses of leaf growth and of Anthesis-Silking Interval to water deficit. Journal of Experimental Botany 58, 339-349.
Budget annuel total
2009 2010
En Euros Budget annuel total
520 000 859 000
Contrats externes :
ANR
157 000
275 000
UE
14 000 196 000
Secteur privé
14 000
27 000
Autres (IFR, Région LR...)
 130 000 220 000