Palmier dattier. Embryogenèse somatique, mycorhization

Multiplication du palmier dattier par embryogenèse somatique et mycorhization de plants issus de semis
تحسين طرق إكثار نخيل التمر عبر زراعة الأجنة الجسدية باستخدام الوسط السائل واستعمال فطريات الجذور في نمو و حماية شتلات النخيل
Date palm somatic embryogenesis and plant mycorrhization

La multiplication du palmier dattier (Phoenix dactylifera L.) par embryogenèse somatique repose sur la différenciation et la dédifférenciation des cellules pour la formation d'embryons à partir de cellules somatiques.
L'infestation expérimentale des jeunes plants de palmier dattier par des champignons mycorhiziens (mycorhization) leur assure une croissance dans un milieu hostile et une protection contre le Bayoud, fusariose vasculaire à Fusarium oxysporum f.sp.albedinis.

MICROPROPAGATION DU PALMIER DATTIER PARCULTURE IN VITRO

Le palmier dattier (Phoenix dactylifera L.) est une monocotylédone pérenne constituant l'arbre pilier des oasis et permettant l'installation d'autres cultures sous jacentes. Avec la raréfaction des ressources hydriques accompagnant les changements climatiques et l'apparition de contraintes d'ordres biotiques et abiotiques, le palmier dattier se trouve plus que jamais menacé de disparition. Ainsi, le Maroc, pays exportateur des dattes au 19ième siècle, est aujourd'hui importateur de ce fruit, surtout en période de fortes demandes.
Avec la perte de 10 millions de palmiers, la reconstitution des palmeraies marocaines doit adopter la stratégie de mettre à disposition un grand nombre de pieds de palmier dattier prêts à être plantés et protégés afin qu'ils subsistent dans un milieu rendu hostile par plusieurs contraintes dont la maladie du Bayoud, fusariose vasculaire causée par le champignon Fusarium oxysporum f. sp. albedinis.

Comme un pied de palmier dattier ne peut en moyenne produire qu'entre 20 et 30 rejets durant toute sa vie, la reconstitution des palmeraies, basée uniquement sur l'utilisation de ce matériel (méthode traditionnelle), ne peut être envisageable. Il devient nécessaire de faire appel à la culture in vitro par toutes ses composantes (organogenèse, embryogenèse, ..). Ayant un grand pouvoir de multiplication en masse, l'embryogenèse reste une méthode adéquate, malgré les critiques relatives à une conformité non optimale des clones produits.

Que cela soit fait par des vitro-plants ou des plants issus de semis, la plantation des jeunes palmiers doit être accompagnée de mesures de protection pour augmenter les chances de leur survie dans des sols souvent hostiles, car chargés en sels ou contenant des chlamydospores du Fusarium oxysporum f. sp. albedinis (agent causal du Bayoud).
Actuellement, la micropropagation clonale se fait par culture des tissus végétaux, technique prometteuse, mais son succès dépend de la conformité variétale des caractères végétatifs et productifs.
Deux principales méthodes de micropropagation sont actuellement en cours de recherche et/ou en développement. Il s'agit de la prolifération par organogenèse des bourgeons axillaires et des zones méristématiques et des ébauches florales et l'embryogenèse somatique qui repose sur la différenciation et la dédifférenciation des cellules pour la formation d'embryons à partir des cellules somatiques.
Au Maroc, la technique d'organogenèse, assurant une certaine authenticité variétale, a été adoptée depuis les années 80 pour rajeunir et repeupler les palmeraies dévastées par le Bayoud.
Quelque soit le type de l'explant utilisé, les techniques de micropropagation du dattier se heurtent à plusieurs obstacles entre autres, la lenteur dans la réactivité des explants, les contaminations endophytiques, l'enracinement précoce des bourgeons, les pertes lors de l'acclimatation. Ainsi, plusieurs études sont réalisées pour mieux comprendre et maîtriser les mécanismes biochimiques et moléculaires de la micropropagation du dattier. L'embryogenèse somatique n'ayant pas échappé à ces obstacles, mais continue à soulever plus d'intérêt, en vertu de son pouvoir de multiplication en masse.

Thèse de Doctorat de Mansour Ahmed Abohatem Author

Laboratoire de Biotechnologies-Biochimie, Valorisation et Protection des Plantes (2BV2P), Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences-Semlalia, B.P 2390, 40000 Marrakech, Maroc. E-mail: baaziz(at)ucam.ac.ma

Amélioration des voies de multiplication du palmier dattier par culture de suspensions cellulaires embryogènes et application des mycorrhizes à arbuscules dans la croissance et la protection des jeunes plants. Publications du 2BV2P. Extrait.
L'objectif principal de ce travail est double. Il consiste à:
1- L'établissement en milieu liquide de suspensions cellulaires embryogènes en utilisant les cultivars de palmier dattier 'Bou-Feggous' (BFG) et 'Bou-Skri' (BSK) pour l'améliorant du milieu de culture liquide. Cette action de recherche est supportée par les études morphologiques, cytologiques et biochimiques des différentes étapes de l'embryogenèse somatique.
2- Recherche de techniques culturales adéquates pour la protection de plants de palmier dattier issus de graines contre la maladie du Bayoud par utilisation des mycorhizes à arbuscules.

تحسين طرق إكثار نخيل التمر عبر زراعة الأجنة الجسدية باستخدام الوسط السائل واستعمال فطريات الجذور في نمو و حماية شتلات النخيل

ملخص
تتناول هذة الرسالة دراسة اكثار نخيل التمر بالانسجة ودراسة تاثير فطريات الجذور على شتلات النخيل , حيث تم في الجزء الاول دراسة اكثار صنفين من اصناف النخيل المغربية (بوفقوس وبوسكري) وذلك بزراعة البراعم القمية (الجمارة) في المختبربعد تعقيمها في الوسط الغذائي لموراشيجي وسكوج الذي يحتوي على 5 مليجرام من اكسين , 4-D و 5 مليجرام من السيتوكينين BAP وقد اعطى كميات مناسبة من خلايا الكالس خلال 6-8 شهور من الزراعة ثم تم نقل خلايا الكالس المتكونة على نفس الوسط الغذائي المحتوي على تركيزات منخفضة من 2,4-D (0.1 ملجرام ) و BAP (0.5 ملجرام ) وذلك للحصول على الكالس الجنيني. ونظرا لقلة الدراسات والمعلومات التي تتناول تكوين الأجنة الجسدية باستخدام الوسط السائل ( المعلق الخلوي) خاصة عند نخيل التمر فقد ركزت الدراسة على تحسين الوسط الغذائي السائل من اجل الحصول على اجنة ناضجة وقادرة على الانبات. حيث تم عمل معلق خلوي لخلايا الكالس الجنيني باستخدام غربال قطرة 500 ميكروميتر تم خلالة دراسة ظاهرة الاسمرار للانسجة والاوساط الغذائية حيث ادي تجديد الوسط الغذائي كل اسبوع الى خفض نسبة الاسمرار في الانسجة وكذلك في الوسط الغذائي يدرجة كبيرة وكذلك الحال عند اضافة الفحم النشط الى الوسط الغذائي السائل ادي الى خفض نسبة الاسمرار بينما ادي عدم اضافة الفحم النشط الى زيادة معدل تكوين الاجنة الثانوية في الوسط الغذائي, حيث ادت تلك المعاملات الى خفض نسبة تراكم الفينولات وكذلك خفض نسبة نشاط انزيم البيروكسيداز في انسجة الاجنة المتكونة مما ادى الى زيادة معدل اكثار الاجنة وتقليص ضياع الكالس الجنيني تحت تاثير الاسمرار. وكذلك تم دراسة تاثير تركيز ال BAP وكذلك تاثير اضافة الجلوتامين على تكوين الاجنة الجسدية حيث ادي خفض تركيز ال BAP الى 0.3 مليجرام الى زيادة معدل اكثار الاجنة الجسدية كما ادى اضافة الجلوتامين الى الوسط السائل الى زيادة تراكم البروتينات وخفض نشاط انزيم البيروكسيداز في انسجة الاجنة المتكونة. كما تم تتبع مراحل تطور خلايا الكالس الجنيني في الوسط السائل حيث تبين من خلال تتبع الخلايا تحت الميكرسكوب الضوئي انقسام الخلايا النشط وتكوين كتل خلوية في الاسبوع الاول من الزراعة وبدات مرحلة تكوين الاجنة الكروية في الاسبوع الثاني ثم مرحلة استطالة الاجنة بعد 20 يوم وتكونت الاجنةالاولية بعد 25 يوم وتكونت الاجنة الكاملة بعد 35 يوم من الزراعة اما مرحلة الانبات فقد ادى نقل الاجنة الي وسط سائل خالي من الهرمونات لمدة 15 يوم ثم زراعة تلك الاجنة في وسط صلب يحتوي على 0.1 مليجرام من NAA الي رفع نسبة انبات الاجنة الى 22%
اما الجزء الثاني فقد تناول دراسة تاثير فطريات الجذور على نمو شتلات النخيل ومقاومتها لمرض البيوض. فبعد عشرة اشهر من معاملة شتلات النخيل بفطر الجذور اظهرت النتائج زيادة كبيرة في معدل نمو شتلات النخيل المعاملة بالفطر وذلك من خلال زيادة طول الشتلات وعدد الاوراق والكتلة الحيوية مقارنة بالشتلات الغير معاملة بالفطر ويرجع ذلك الى زيادة معدل امتصاص العناصر المعدنية من التربة حيث اظهرت التحاليل زيادة كبيرة في محتوى الاوراق من الفوسفور والبوتاسيوم والصوديوم في الشتلات المعاملة بالفطر .
كما ادي حقن جذور النباتات بفطر ا لفيزاريوم الى ارتفاع واضح في انتاج المركبات الفينولية والبيروكسيدات عند النباتات المعاملة بفطر الجذور وهذا مايؤكد على دور فطر الجذور كعامل من عوامل المكافحة البيولوجية، القادرة على مقاومه مرض البيوض والحد من أضراره.

SOMATIC EMBRYOGENESIS IN DATE PALM CELL CULTURE. ARTICLE 1

Low concentrations of BAP and high rate of subcultures improve the establishment and multiplication of somatic embryos in date palm suspension cultures by limiting oxidative browning associated with high levels of total phenols and peroxidase activities
Abstract
Taking into account the recalcitrance of date palm (Phoenix dactylifera L.) to tissue culture, establishment and proliferation of embryogenic suspension cultures in two date palm cultivars, namely Boufeggouss (BFG) and Bouskri (BSK) was implemented using liquid medium with different concentrations of the 6-benzylaminopurine (BAP) (0.3, 0.4, 0.5 mg/l) and various subculturing times (7days, 15 days and 20 days). Total phenols and peroxidase activities have been determined and oxidative browning process checked in different cultures. The liquid medium with 0.3 mg/l BAP allowed cell suspension cultures to produce the greater globular embryos and the highest number of somatic embryos in comparison with the other treatment for BFG and BSK date palm cultivars. The low rate of culture transfers (every 15 or 20 days) tended to increase the phenolic contents and peroxidase activities in plant tissue leading to an enhancement of tissues/cells browning and then a decrease in the proliferation of embryogenic cells. The transfer of cultures on fresh medium every 7 days allowed a substantial reduction of tissue/cell oxidative browning, which is related to reduction of phenolic compounds and decrease in peroxidase activities with a resultant increase in the proliferation of embryogenic cells. This result suggests that oxidative browning is mainly peroxidase-based in date palm suspension cultures. Relationships between low concentrations of BAP as cytokinin, high growth of embryogenic cells, low contents of phenolics, decrease of peroxidase activities and oxidative browning process, are discussed, in order to optimize date palm multiplication through somatic embryogenesis and solve recalcitrance of many date palm cultivars to tissue culture.
Details in: Abohatem, M., Zouine, J. & El Hadrami, I. 2011. Low concentrations of BAP and high rate of subcultures improve the establishment and multiplication of somatic embryos in date palm suspension cultures by limiting oxidative browning associated with high levels of total phenols and peroxidase activities. Scientia Horticulturae 130, 344-348.

Embryogenèse somatique, embryons somatiques

De faibles concentrations de BAP et le taux élevé de sub-cultures améliorent la formation et la multiplication des embryons somatiques dans les cultures de suspensions cellulaires du palmier dattier en limitant le brunissement oxydatif associé aux niveaux élevés de phénols totaux et des activités des peroxydases.

Résumé
Tenant compte de la récalcitrance du palmier dattier (Phoenix dactylifera L.) à la culture des tissus, l'établissement et la prolifération des cultures de suspensions cellulaires embryogènes de deux cultivars de palmier dattier, Boufeggouss (BFG) et Bouskri (BSK), ont été réalisés en utilisant un milieu liquide avec différentes concentrations de 6-benzylaminopurine (BAP) (0,3, 0,4, 0,5 mg / l) et des temps de repiquages différents (7 jours, 15 jours et 20 jours). Les phénols totaux et les activités des peroxydases ont été déterminés. Le brunissement oxydatif des différentes cultures a été suivi. Le milieu liquide avec 0,3 mg / l de BAP a permis aux suspensions cellulaires de BFG et BSK de produire un nombre élevé d'embryons somatiques, par comparaison avec les autres traitements. Les fréquences faibles de repiquage des cultures (tous les 15 ou 20 jours) tendent à augmenter le contenu phénolique et les activités des peroxydases dans les tissus végétaux, conduisant à un brunissement accentué des tissus et une diminution de la prolifération des cellules embryogènes. Le transfert des cultures sur milieu frais tous les 7 jours a entraîné une réduction substantielle du brunissement oxydatif des tissus / cellules qui est liée à la réduction des composés phénoliques et la diminution des activités des peroxydase conduisant à une augmentation de la prolifération des cellules embryogènes. Ce résultat suggère que le brunissement oxydatif est principalement basé sur la peroxydase dans les cultures de suspensions cellulaires du palmier dattier.
Les relations entre les faibles concentrations de BAP comme cytokinine, une forte croissance de cellules embryogènes, de faibles teneurs en composés phénoliques, la diminution des activités des peroxydases et le processus de brunissement oxydatif, sont discutées, en vue d'optimiser la multiplication du palmier dattier par embryogenèse somatique et de résoudre le problème de la récalcitrance de nombreux cultivars de palmiers dattiers à la culture des tissus.

SOMATIC EMBRYOGENESIS IN DATE PALM CELL CULTURE. ARTICLE 2

Somatic embryo productions from cell suspensions of date palm (Phoenix dactylifera): Effect of activated charcoal and glutamine supplements
Abstract:
Dans la première partie, l'étude de l'amélioration du milieu de culture des suspensions cellulaires embryogènes tend à résoudre le phénomène de brunissement en élucidant sa relation avec le taux des phénols totaux et les activités enzymatiques des peroxydases. Ainsi, la recherche de concentrations appropriées de la Benzyl-6-aminopurine (BAP, cytokinine) déclenchant moins de brunissement, a été réalisée pour les cultures correspondant aux cultivars BFG et BSK. Cette étude a été accompagnée de la description des caractéristiques morphologiques, cytologiques des suspensions cellulaires embryogènes. D'autre part, l'effet de la glutamine (acide aminé protéinogène) sur l'embryogenèse somatique en milieu liquide, a été étudié en suivant les changements quantitatifs et qualitatifs que l'acide aminé induit sur les composés phénoliques et les peroxydases.
La deuxième partie a été consacrée à l'étude de l'effet des mycorhizes à arbuscules sur la croissance et la protection des jeunes plants de palmier dattier issus de graines (cultivars 'Jihel', JHL) contre la maladie du Bayoud. Cette étude a été accompagnée par l'élucidation du rôle possible que peuvent jouer les phénols et le système oxydatif des peroxydases.
Establishment and development of embryogenic suspension cultures in date palm (Phoenix dactylifera L.) cultivars, namely Bouskri (BSK) was implemented using liquid medium with BAP (0.3mg/l) and 2,4-D (0.1mg/l).
Detailed morophological observations have revealed that the cells destined to become somatic embryos divided into spherical proembryos within 7-15 days, with subsequent development including the appearance of globular, elongation and cotyledonary stage embryos.
Effects of activated charcoal and glutamine in production of somatic embryos were studied. Activated charcoal used improved growth rate somatic embryos and decreased tissue and medium browning, charcoal was significantly reduced phenolics and peroxidase activity in comparison with medium without charcoal.
Addition of gultamine (100mg/l) to the somatic embryo culture medium led to decreased peroxidase activity and increased proteins content in comparison with medium without glutamine.

Productions d'embryons somatiques à partir de suspensions cellulaires du palmier dattier (Phoenix dactylifera). Effet du charbon actif et de glutamine.
Résumé
Le développement des cultures de suspensions cellulaires embryogènes du palmier dattier (Phoenix dactylifera L.) a été effectué pour les cultivars Bouskri (BSK) en utilisant un milieu liquide avec BAP (0,3 mg / l) et 2,4-D (0,1 mg / l).
Des observations morophologiques ont révélé que les cellules destinées à devenir des embryons somatiques se divisent en proembryons sphériques au cours de la période 7-15 jours. Le développement subséquent concerne l'apparition d'embryons globulaires au stade cotylédonaire.
L'utilisation du charbon actif et de la glutamine dans la production d'embryons somatiques a été étudiée. Il en résulte que le charbon actif améliore le taux de croissance des embryons somatiques et entraîne une diminution du brunissement des tissus en réduisant significativement le taux des composés phénoliques et de l'activité peroxydase, comparativement au milieu sans charbon actif.
L'addition de la gultamine (100mg / l) au milieu de culture des embryons somatiques a conduit à une diminution de l'activité peroxydase avec une augmentation de la concentration des protéines comparativement au milieu sans glutamine.

ARBUSCULAR MYCORRRHIZAL FUNGI AND BAYOUD DISEASE. ARTICLE 3

Arbuscular mycorrhizal fungi limit incidence of Fusarium oxysporum f.sp. albedinis on date palm seedlings by increasing nutrient contents, total phenols and peroxidase activities

Abstract
Date palm seedlings derived from Jihel (JHL), a susceptible cultivar to Bayoud disease (fusariosis caused by Fusarium oxysporum f.sp. albedinis, Foa), were subjected to root inoculation with an arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) collected from south Morocco and multiplied on barley as host plant. Successfully colonized plants by mycorrhizal fungi (85% of treated plants) produced typical intraradical structures (arbuscules, vesicles, hyphae).
After ten months of colonization, mycorrhizal plants showed a significant increase in their growth expressed as shoot height, number of leaves per plant, shoot weight, root weight and the total biomass. Mycorrhizal and non-mycorrhizal (controls) date palm seedlings showed great differences in their leaf contents of phosphorus (P), potassium (K+) and sodium (Na+). When compared with controls, P increased more than two folds in mycorrhizal plants, while the values of K+ and Na+ doubled.
When inoculated with Foa by injecting roots with a spore suspension, mycorrhizal (M + Foa) and non-mycorrhizal (C + Foa) date palm seedlings showed significant increases in their root total phenols and peroxidase activities during the first month after inoculation. The highest increases were found in mycorrhizal seedlings accompanied by limited plant death. Mycorrhization alone did not affect significantly total phenols and peroxidase activities during the first week of culture. Plant death decrease in plant lots subjected to root inoculation with the he AMF fungus. As revealed by mycorrhization of date palm seedlings, these results supported the hypothesis that induced resistance to Bayoud disease is mediated by high increases in phenolic compounds and peroxidase activities. These results highlight the importance of mycorrhizal fungi as biocontrol agents to combat Bayoud disease and improve date palm culture in infected palm groves.
Details in: Abohatem, M., Chakrafi, F., Jaiti, F., Dihazi, A & Baaziz, M. 2011. Arbuscular mycorrhizal fungi limit incidence of Fusarium oxysporum f.sp. albedinis on date palm seedlings by increasing nutrient contents, total phenols and peroxidase activities. The Open Horticulture Journal, 2011, 4, 10-16.

Les mycorhizes à arbuscules limitent l'incidence du champignon Fusarium oxysporum f.sp. albedinis sur les plants issus de semis de palmier dattier, en augmentant le contenu en nutriments, les phénols totaux et les activités des peroxydases.
Résumé:
Les plants de palmier dattier issus des graines de 'Jihel' (JHL), un cultivar sensible à la maladie du Bayoud (fusariose causée par Fusarium oxysporum f.sp. albedinis, Foa), ont été soumis à l'inoculation de leurs racines avec un champignon mycorhizien à arbuscules (AMF) collecté dans le sud du Maroc et multiplié sur l'orge comme plante hôte. Les plantes colonisées par le champignon mycorhizien (85% des plantes traitées) produisent des structures intraracinaires (arbuscules, des vésicules, les hyphes) typiques.
Après dix mois de la colonisation, les plantes mycorhizées ont montré une augmentation significative de leur croissance, exprimée sous forme de la hauteur des tiges, nombre de feuilles par plante, poids des tiges, poids des racines et biomasse totale.
Les plants de palmier dattier mycorhizés et non mycorhizés (contrôles) ont montré de grandes différences dans leurs contenus en phosphore (P), potassium (K +) et sodium (Na +) mesurés au niveau des feuilles. Ainsi, par comparaison avec les témoins, P a été multiplié par plus de deux chez les plantes mycorhizées, tandis que les valeurs de K + et Na + ont doublé.
Une fois inoculés avec Foa en injectant dans les racines une suspension de spores, les jeunes plants de palmier dattier mycorhizés (M + Foa) et non-mycorhizés (C + Foa) ont montré des augmentations significatives des phénols totaux et des activités des peroxydases des racines pendant le premier mois après infestation par Foa. Les plus fortes hausses ont été trouvées chez les plantes mycorhizées, accompagnées par une mortalité limitée. La mycorhization seule n'affecte pas significativement les phénols totaux et les activités peroxydase durant la première semaine de la culture. La mortalité diminue chez les plants de palmier dattier soumis à l'inoculation des racines avec le champignon AMF.
Comme révélé par la mycorhization des plants de palmiers dattiers, ces résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle la résistance induite à la maladie du Bayoud est médiée par des augmentations élevées en composés phénoliques et en activités de peroxydase. Ces résultats soulignent l'importance des champignons mycorhiziens comme agents de lutte biologique pour une meilleure défense contre la maladie du Bayoud permettant une amélioration de la culture du palmier dattier dans les palmeraies infectées par l'agent causal du Bayoud.

LIENS UTILES

- Variétés (cultivars) de palmier dattier
- Pieds mâles et femelles du palmier dattier. Peroxydases
- Culture des tissus chez le palmier dattier
- vitro-clones de palmier dattier au Maroc
- Palmier dattier au Maghreb
- Sauver les palmiers au Maroc
- Palmier dattier au Maghreb. principaux stress
- Types de cultures in vitro. Microbouturage, culture de méristème, organogenèse, embryogenèse somatique (comparaison)
أنواع الزراعات الزجاجية. مقارنة
- Comparaison de l'organogenèse et de l'embryogenèse somatique, deux technique de culture in vitro des plantes. QCM
مقارنة بين التطور العضوي والتطور الجنيني الجسدي كتقنيات للزراعات الزجاجية عند النبات