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Submitted on 6 Jun 2020
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Estimation de la dispersion des graines à l’échelle des paysages : le cas des populations férales de colza
Diane Bailleul, Aurélie Garnier, Sébastien Ollier, Damien Sigaud, Jane Lecomte
To cite this version:
Diane Bailleul, Aurélie Garnier, Sébastien Ollier, Damien Sigaud, Jane Lecomte. Estimation de la
dispersion des graines à l’échelle des paysages : le cas des populations férales de colza. Premier colloque
national sur l’Ecologie, Sep 2010, Montpellier, France. 2010. �hal-02818865�
GMBioImpact Estimation de la dispersion des graines à l’échelle du
paysage : le cas des populations férales de colza
Bibliographie :
Diane Bailleul, Aurélie Garnier, Sébastien Ollier, Damien Sigaud et Jane Lecomte UMR8079 UPS-CNRS-AgroParisTech, Orsay F-91405, France
Population férale de colza Agroécosystème de Selommes
Méthodes - Partie 1
Champs et populations férales de colza de 2002 à 2005 dans la zone de Selommes et la sous-zone d’étude (cercle rouge)
Selommes, Loir-et-Cher (41) Etude d’une zone de 41 km2 autour de la ville de
Selommes et de ses silos.
Relevé GPS de toutes les populations férales de colza et des champs de 2000 à 2010.
Collecte de feuilles et de graines de 2002 à 2010.
Les génotypes ont été obtenus à l’aide de 8 marqueurs microsatellites :
2125 génotypes d’échantillons (2002-2005, sous-zone) 1480 génotypes variétaux
Constitution d’une base de références variétales à partir de graines des semenciers (58 variétés).
Obtention des données
Les échantillons ont été assignés à une variété par une méthode de vraisemblance (Devauxet al.,2005) :
( ) ( ) ( )
å êëé + - å úûù
=
M F
F M
S
G G
F M S G c M M S G c c
G g sTG G G s g TG G G
L , , / 1 , /
Auto-fécondation Allo-fécondation
Méthodes - Partie 2
Modèle de dispersion
Dispersion Primaire
Dispersion Secondaire Mécanismes de dispersion des graines, graines provenant a) de populations
férales, b) de champs à maturité, c) de champs semés Population sur Bord de route
Balistique Faucheuses Véhicules
Véhicules
Champ semé
Semoirs et Transport
Véhicules
a) b) c)
Champs 2005 Champs 2004 Champs 2003 Champs 2002 Férales 2005 Férales 2004
Férales 2002 Férales 2003
Silo 3 km
L: Vraisemblance de la plante féralei alpha: poids des champs 2002 à 2004 par rapport aux champs 2005
ms: fraction du Background Seed Pool (BSP) 1-ms: fraction du Expected Seed Pool (ESP)
a: distance moyenne de dispersion des graines sigma: taux de survie dans la banque de graines C: contribution en graines d’un champ
Paramètres du Modèle :
Vraisemblance d’observer toutes les populations férales de 2005 prenant en compte les contributions des champs (ESP) et celles des autres sources de graines (BSP) de 2002 à 2005
Paramètres estimés par le modèle de flux de graines par Maximum de Vraisemblance
Résultats
alpha ms a logL
2005-2004 1.0 0.54 39.1 - 457.3
Proportions de graines cumulées dispersant des différentes sources le long des routes
Mature crops : noyau de dispersion des graines correspondant le mieux à nos données, estimé par le modèle réduit Pod popping : noyau de dispersion balistique (Colbach et al, 2001) Secondary disp. : noyau de dispersion secondaire (Garnier et al, 2008)
Populations de 2005 – données jusqu’à 2004 (Garnier, 2006)
La distance moyenne de dispersion des graines est de 39.1 m.
Les champs semés en 2005 ne conduisent pas à des populations férales en 2005 (alphaestimé à 1.0).
Ajout des champs de 2002 et 2003.
Diminution de la fraction msde plus de 26%.
La distance moyenne de dispersion a été multipliée par 10 (autour de 400 m) !
Garnier, A., Pivard, S., Lecomte, J. (2008). Measuring and modelling secondary anthropogenic seed dispersal along roadverges for feral oilseed rape. Basic Appl. Ecol, 9 : 533-541.
Garnier, A.(2006). Population dynamics and dispersal of a cultivated species escaped from fields : feral oilseed rape as a case study. Simulation models, statistics and genetics. PhD thesis.
J. Burczyk, W. T. Adams, D. S. Birkes, and I. J. Chybicki (2006). Using Genetic Markers to Directly Estimate Gene Flow and Reproductive Success Parameters in Plants on the Basis of Naturally Regenerated Seedlings. Genetics 173: 363-372 . Colbach N, Clermont Dauphin C & Meynard JM 2001b GENESYS: a model of the influence of cropping system on gene escape from herbicide tolerant rapeseed crops to rape volunteers - II. Genetic exchanges among volunteer and cropped populations in a small region. Agric Ecosyst Environ 83: 255-270.
Contact :
diane.bailleul@u-psud.fr
Pour plus d’informations :
http://www.ese.u-psud.fr/gmbioimpact/
Notre modèle a permis d’estimer une distance moyenne de dispersion des graines de colza comprise entre 40m et 400m.
La distance moyenne de dispersion estimée à 40 m parait faible compte tenu de la distance moyenne de dispersion secondaire (graines ré-entrainées au sol par les véhicules sur 20 m; Garnieret al, 2008). Les limitations spatiales et temporelles de nos données pourraient expliquer ces résultats.
Introduction
Afin d’estimer les distances de dispersion des graines de colza (Brassica napus), nous avons construit un modèle de flux de graines adaptés aux plantes cultivées et basé sur les modèles d’appariements (Burczyket al, 2006).
Les différentes sources de graines ont été modélisées par des noyaux de dispersion afin de prendre en compte les évènements rares de dispersion à longue distance qui déterminent les taux de colonisation des populations et les flux de gènes sur de grandes distances.
Les agroécosystèmes européens sont des mosaïques de biodiversité : leurs compartiments étroitement imbriqués favorisent les transferts de gènes.
La dispersion des gènes via les graines est le vecteur permettant aux espèces cultivées d’établir des populations férales hors-champs.
L’établissement de populations férales sur les bords de routes peut avoir des conséquences sur les communautés s’y développant, notamment lorsqu’il s’agit de plantes génétiquement modifiées.
Balistique Moissonneuses et Transport Véhicules
Véhicules
Champ à maturité
Données 2004-2005 de la sous-zone d’étude sans considérer les populations férales de 2004 (très peu nombreuses) et la dispersion à faible échelle).
Le noyau de dispersion des graines suit une fonctio n exponentielle.
Populations de 2005 – données jusqu’à 2002
Paramètres estimés par le modèle
ms a logL
2003-2004 0.23 403.8 -430.2
2002-2004 0.28 374.6 -433.4
Les champs de 2004 expliquent 46% des populations férales de 2005.
Discussion et Perspectives
Mesure expérimentale de la perte de graines par les bennes de récolte sur les bordures (été 2010, Selommes)
Afin d’estimer la part du transport par le biais des bennes de transport dans la dispersion des graines le long des bordures des routes, nous avons effectué un suivi temporel de 7 jours consécutifs de 92 sites- pièges à graines de colza (2 soucoupes par site).
Nombre de champs au voisinage (500 m) de la route;
Densité de populations férales (entre 2000 et 2007);
Largeur de la route.
Les pièges ont été posés à 0, 40 et 400 m des champs suite à nos résultats de dispersion et selon les modalités suivantes :
Résultats préliminaires :
352 sites-pièges ont reçu au moins une graine, soit 54.6% des sites-pièges.
534 relevés soit 41.5% de soucoupes ont reçu au moins une graine.
A suivre: estimation du taux de germination des graines; analyse complète des résultats…
Sites-pièges sur une route La distance moyenne de dispersion estimée à 400 m tient compte des champs de 2002 et
2003 et pourrait être surestimée. En effet, les champs de 2003 à l’origine des populations férales de 2005 sont plus éloignés spatialement des champs de 2004.
Afin d’affiner notre estimation, notre objectif est maintenant de prendre en compte toute la région de Selommes (42 km2) ainsi que d’inclure toutes les populations férales et les champs de 2002 à 2005 (239 populations présentes en 2005).
Ces distances de dispersion moyenne de graines relativement élevées légitiment leur prise en compte dans les modèles estimant l’échappement des transgènes de colzas.
La dispersion des graines apparaît fortement liée à des effets anthropogéniques (par exemple : perte des graines lors de la récolte, cf. expérience été 2010 ci-contre).
Remerciements :
Fanny Loesch, (inestimable) stagiaire de l’expérience été 2010
Claude Peschard, (soutien moral et) Maire de Rhodon La Nouvelle République, pour leur article (en retard) Sylvie Huet, Catherine Laredo et Hervé Monodainsi queEtienne Klein et Gwendal Restoux,pour leur aide et conseils pour le plan d’expérimentation.
Graines de colza piégées Jeu de données :
Résultats:
Jeu de données :
Résultats:
