Brevet FR2691609A1 — publié le 19931203

PROCEDE DE TUBERISATION DE POMMES DE TERRE La présente invention concerne un procédé de tubérisation des stolons de pommes de terre, ce procédé permettant d'obtenir des mini tubercules. Les stolons sont des tiges souterraines. Un certain nombre de végétaux aptes à pro- duire des tubercules, et notamment les pommes de terre, sont actuellement cultivés selon deux procédés10 différents illustrés sur les figures la à lk jointes. Comme illustré en figure la, on prélève sur un tubercule de pommes de terre 1, les bourgeons 3 qui se sont développés à sa surface On les cultive in vitro (figure lb), dans des tubes à essai par exemple, sur un milieu de culture 5 généralement minéral, contenant du sucre et parfois même des vita- mines et/ou des hormones Les bourgeons 3 se transforment en boutures 7 (figure lc) et sont repiqués dans un bocal plus grand non ventilé en20 C 02 (figure ld) o ils se développent, toujours sur le milieu 5 hétérotrophe précité. Selon un premier mode de réalisation (voie I), la bouture 7 obtenue est alors prélevée et replan- tée sur du terreau 9, et placée sous une serre (figure25 le) Au bout d'une certaine période de développement et d'acclimatation, les plants 10 obtenus peuvent être envoyés chez le producteur qui choisira de les cultiver sous serre 11 (figure 1 f) ou dans les champs 13 (figure lg), et qui obtiendra finalement après développement complet du plant de pommes de terre , des macrotubercules 15. Un second mode de réalisation (voie II), consiste à réaliser l'étape de tubérisation des sto- lons in vitro, en milieu hétérotrophe, à partir des35 boutures 7 cultivées sur le milieu minéral 5 La tubérisation correspond à l'étape de transformation des stolons en tubercules Cette étape (figure 1 h) permet d'obtenir des microtubercules 17 d'une dimen- sion inférieure à 10 mm Ceux-ci seront ensuite 5 replantés dans du terreau 18 (figure li) et cultivés sous serre, de façon à produire des jeunes plants 19 (figure lj) Les stolons de ceux-ci se tubériseront alors pour donner des mini tubercules 21, d'une dimension comprise entre environ 10 et 28 mm (figure lk) Ces mini tubercules 21 seront ensuite envoyés chez le producteur qui choisira de les cultiver sous serres (figure 1 f) ou en pleine terre (figure lg), afin d'obtenir les plants de pommes de terre et les macrotubercules 15 précédemment décrits. Dans ce deuxième mode de réalisation, on constate que le temps s'écoulant entre l'étape a et l'étape h est d'environ 2 mois et que le temps s'écoulant entre l'étape i et l'étape k est d'environ 3 mois, soit un total de 5 mois pour obtenir des mini tubercules 21 Ceci est très long et il serait donc souhaitable pour des raisons de temps et de rentabilité financière que les producteurs de pommes de terre puissent obtenir ces mini tubercules dans un délai beaucoup plus court. On connaît par ailleurs selon l'art anté- rieur, des procédés de culture in vitro, en conditions autotropes, (c'est-à-dire sur un milieu exclusivement minéral, sans sucre ni vitamines), de plusieurs plan- tes C'est ainsi que la culture d'oeillets a été réalisée sur milieu minéral seul, sous une atmosphère contenant 0,1 à 0,15 % de C 02 et dans des conditions d'éclairement telles que l'énergie lumineuse varie de 120 à 200 p E m-2 s-1 Cette culture a été décrite dans un article de KOZAI et al: J Japan Soc. Hort Sci 57 ( 2) 279-1988 De même, la culture des fraisiers sur milieu minéral dans une atmosphère contenant 0,2 % de C 02 et sous des conditions d'éclai- rement d'environ 200 FE m-2 s-1 (énergie lumineuse) a été décrite dans un article de IWABUCHI et al: 5 " 7st International Congress of Plant Tissue and Cell Culture", Amsterdam, 24-29 juin 1990. Par ailleurs, la culture de pommes de terre a également été décrite dans deux articles de KOZAI et al, respectivement Acta Horticulturae 230.10 121-1988 et " 7st International Congress of Plant Tissue and Cell Culture", Amsterdam, 1990 Dans ces deux cas, les pommes de terre étaient cultivées sur milieu minéral, sous une énergie lumineuse voisine de 190 à 200 p E m-2 s-1 et sous des teneurs en C 0215 voisines de 0,025 à 0,05 % Ces articles décrivent des procédés de culture en milieu autotrophe, mais dans le cas de la pomme de terre, aucune tubérisation n'a été observée. La présente invention a donc pour but de réaliser un procédé de tubérisation, in vitro et dans des conditions autotrophes, des stolons de pommes de terre. Selon les caractéristiques de l'invention, ce procédé de tubérisation comprend les étapes consis- tant à: repiquer des plants de pommes de terre dans une enceinte stérile contenant un milieu minéral autotrophe gélosé comprenant entre 3 et 5 m M d'ions NH 4 +, entre 18 et 30 m M d'ions K+, entre 6 et 10 m M d'ions Mg 2 +, entre 12 et 20 m M d'ions Ca 2 +, entre 52 et 70 m M d'ions N 03-, entre 3 et 5 m M d'ions P 043- et entre 6 et 10 m M d'ions 5042-, cette enceinte étant maintenue sous une ventilation forcée d'air contenant entre 1 et 10 % de C 02, à température ambian- te et sous des conditions d'éclairage correspondant à une photopériode comprise entre 16 et 18 heures par jour, maintenir ladite enceinte sous un éclai- rage faible, correspondant à une énergie lumineuse inférieure à 100 FE m-2 s-l, pendant une période comprise entre 8 et 12 jours environ, puis maintenir ladite enceinte sous un éclai- rage fort, correspondant à une énergie lumineuse comprise entre 300 et 500 u E m-2 sîl, jusqu'à la tubérisation des stolons. Grâce à ce procédé, on a réussi à obtenir, des mini tubercules de pommes de terre d'un diamètre compris entre 10 et 28 mm environ, à l'issue d'une période de 70 jours environ, au lieu de 5 mois habi- tuels dans les procédés de l'art antérieur Ce procédé permet donc d'obtenir une tubérisation deux fois plus rapide et beaucoup plus rentable puisque l'on obtient directement des mini tubercules Au contrai- re, les tubercules obtenus sous des conditions hété- rotrophes sont généralement beaucoup plus petits, (environ 10 mm) et nécessitent un passage en serre avant l'obtention de mini tubercules. Par ailleurs, les mini tubercules obtenus par le procédé selon l'invention ont des caracté- ristiques spécifiques les différenciant des tubercules obtenus in vitro sous des conditions hétérotrophes ou en serres A titre d'exemple, la teneur en protéine des tubercules de pommes de terre et l'activité de la PEP carboxylase (Phospho Enol Pyruvate carboxylase) ramenée à la masse sèche de tubercules, sont signifi- cativement plus élevées que les tubercules de pommes de terre de même taille obtenus en serres. Enfin, ce procédé de tubérisation présente un intérêt du point de vue scientifique, car il permet d'étudier la tubérisation sous des conditions tota- lement contrôlées. De façon avantageuse, les pommes de terre sont choisies parmi les variétés Haig, Kennebec, Denali, BF 15, Sirtema et Maris Page. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, cette description étant faite en faisant référence aux dessins joints, dans lesquels: les figures la à lk illustrent les diver- ses étapes d'un procédé de culture de pommes de terre de l'art antérieur, et les figures 2 a à 2 c illustrent les diver- ses étapes du procédé de tubérisation selon l'inven- tion. Comme illustré en figure 2 a, le procédé de tubérisation selon l'invention consiste à repiquer des plants 30 de pommes de terre, à l'intérieur d'une enceinte stérile 32 de 1000 ml contenant environ 250 ml d'un milieu minéral autotrophe 34. De façon avantageuse, mais non limitative, les plants 30 ont été obtenus à partir de boutures cultivées in vitro, sur un milieu minéral gélosé, enrichi en sucres et en vitamines. L'intérieur de l'enceinte 32 est soumis à une ventilation forcée d'air enrichi en C 02 Cette circulation s'effectue grâce à une canalisation d'en- trée 36 et une canalisation de sortie 38 L'intérieur de l'enceinte est alimenté en eau en 40, afin de maintenir celle-ci à température ambiante, c'est-à-dire entre 20 et 300 C et de préférence à 250 C environ En outre, l'enceinte est éclairée de façon à reproduire artificiellement les conditions d'éclairage du jour et de la nuit. Les caractéristiques concernant chacun des paramètres qui viennent d'être évoqués vont main- tenant être décrites plus en détail. Des essais ont été effectués sur trois milieux de culture minéraux dont les quantités respec- tives en cations et en anions sont données dans le tableau 1 ci-dessous. Tableau 1 Elément Teneur (m M) Milieu MS 1 H 4 H NH 4 + 20,6 1 4 K+ 20,0 6 24 Mg 2 + 1,5 2 8 Ca 2 + 3,0 4 16 Na+ 0,2 O O NO 3 39,4 14 56 P 043 1,25 1 4 5042 1,7 2 8 C 1 6,0 O O Le premier milieu MS correspond au milieu connu sous la dénomination commerciale MURASHIGE et SKOOG, mis au point pour des conditions de culture hétérotrophe Le deuxième milieu 1 H correspond au milieu connu sous la dénomination commerciale HOAGLAND qui correspond aux besoins connus de la pomme de terre Les essais ont également été effectués sur un milieu HOAGLAND concentré quatre fois et figurant dans le tableau sous la rubrique 4 H Les rapports35 entre les teneurs lPO 43-J/r NO 3-+NH 4 + 3et EK+J/ENO 3 + NH 4 +J sont supérieurs dans les milieux 1 H et 4 H par rapport au milieu MS. Des essais de tubérisation effectués in vitro, sur les trois milieux précités et sur la varié- té de pommes de terre Haig ont permis d'obtenir les résultats suivants, présentés dans le tableau 2. Tableau 2 Milieu Masse fraîche Matière sèche Masse sèche Indice de minéral de tubercules de tubercules totale récolte (g) (g) (g) (%) MS 14,50 3,65 6,90 53 1 H 6,20 1,53 3,20 48 4 H 32,40 8,12 13,10 62 matière sèche de tubercules Indice de récolte = x 100 matière sèche totale Les données de matière sèche de tubercules sont calculées à partir d'une teneur moyenne en matiè- re sèche pour les tubercules Ces comparaisons ont été effectuées après 70 jours de culture, sous une forte teneur en C 02, une forte lumière et dans des bocaux de 1000 ml contenant 250 ml du milieu minéral gélosé testé On peut donc constater que l'emploi du milieu minéral 4 H permet d'obtenir une tubérisation présentant de bons indices de récolte Des essais similaires non illustrés dans le tableau 2 ont éga- lement donné de bons résultats avec les variétés de pommes de terre Kennebec, Denali, BF 15, Sirtema et Maris Page. On notera que si le milieu 4 H a donné de bons résultats, il serait également possible d'uti- liser comme milieu de culture autotrophe, un milieu 3 H à 5 H, c'est-àdire dont la concentration des ions du milieu varie entre 3 et 5 fois celle du milieu de base HOAGLAND. Par ailleurs, des essais complémentaires ont également été effectués, afin de déterminer la teneur en C 02 et l'intensité lumineuse permettant d'obtenir la tubérisation la plus proche et la plus10 rapide possible Des essais ont été effectués sur des plants de pommes de terre de variété HAIG cultivés dans des conditions autotrophes, c'est-à-dire dans une enceinte stérile contenant 125 ml de milieu miné- ral MS, sans sucre ni vitamines On a fait varier l'énergie lumineuse et la teneur en C 02 Les résul- tats obtenus sont illustrés dans le tableau 3 suivant. Tableau 3 Energie Teneur Masse fraîche Durée de lumineuse en C 02 de tubercules la culture (FE m-2 s-1) (%) (g) (jour) 0,03 6,0 136 2 1,6 70 450 0,03 O - 450 2 7,0 70 Avant de passer aux valeurs d'énergie lumineuse indiquées dans la première colonne du ta- bleau, on a d'abord laissé les plants pendant une dizaine de jours à environ 100 li E m-2 S 1 i. On peut constater que lorsque la teneur en C 02 et l'intensité lumineuse sont faibles, on obtient une masse fraîche de tubercules intéressante ( 6 g), mais au bout d'une durée de tubérisation de 136 jours, c'est-à- dire une durée beaucoup trop longue pour que ce procédé de tubérisation présente un inté- rêt économique Si l'on fait varier l'un des para- mètres en augmentant, soit la teneur en C 02, soit l'énergie lumineuse, on constate que la masse fraî- che de tubercules obtenue est extrêmement faible. De façon totalement inattendue, en augmentant simul- tanément les deux paramètres (teneur en C 02 et énergie lumineuse), on constate que l'on obtient une masse importante de tubercules, après une durée de tubéri- sation pratiquement deux fois plus courte ( 70 jours) que ce que l'on obtenait initialement dans les condi- tions de tubérisation précitées (lère ligne du ta- bleau). En conséquence, il a été décidé de maintenir à l'intérieur de l'enceinte 32, une ventilation forcée d'air enrichi à 2 % de C 02 Toutefois, une teneur en C 02 comprise entre 1 et 10 % pourrait également convenir. Il a également été décidé de maintenir l'enceinte pendant une dizaine de jours environ (figu- re 2 a) sous des conditions d'éclairage faibles cor- respondant à une énergie lumineuse d'environ FE m-2 S 1 l, ou du moins ne dépassant pas cette valeur Ces conditions sont obtenues par exemple, à l'aide d'un néon 42 Ces conditions sont nécessaires pour laisser les boutures s'acclimater après le repiquage jusqu'à formation des racines Ensuite, pendant le début d'enracinement des plants 30 (figure 2 b) et jusqu'à la tubérisation des stolons 43 (figure 2 c), on maintient l'enceinte 32 sous un éclairage de forte énergie, comprise entre 300 et 500 p E m-2 sl environ et de préférence 400 p E m-2 s-1 environ. Ceci est obtenu par exemple à l'aide d'une ampoule 44 de forte intensité lumineuse. Enfin, on a également constaté que contrai- rement à ce qui est recommandé en agronomie, il était possible de maintenir une température continue et assez élevée, comprise entre 20 et 30 'C et plus préci- sément voisine de 250 C et une photopériode assez longue correspondant à 16 à 18 heures de lumière et 6 à 8 heures de nuit, par jour Ces conditions ne sont pas inhibitrices de l'induction de la tubéri- sation et permettent, alliées à une forte teneur en C 02 ( 2 %) et à une forte lumière, d'augmenter la photosynthèse des plants. Enfin, un dernier test comparatif a été effectué entre les tubercules de pommes de terre de variétés Haig et Kennebec obtenues en serres ou selon l'invention sur milieu minéral autotrophe 4 H, avec 2 % de C 02 et une forte lumière Les tuber- cules ont été testés afin de déterminer d'une part, leur teneur en protéines, et d'autre part, l'activité de la PEP carboxylase, c'est-à-dire la Phospho Enol Py- ruvate carboxylase Les résultats sont illustrés dans le tableau 4 ci-après. On constate que la teneur en protéines et l'activité de la PEP carboxylase sont plus élevées pour les tubercules obtenus par le procédé selon l'invention, que pour ceux obtenus en serre. Tableau 4 variété Mode Teneur en Activité PE Pc d'obtention protéines mg/g MS FM C 02/h/ mg MS Pg C 02/h/mg Prot. __________________________________________________________________________ _______________ Serre Terreau-H/2 0,03 % CO 2 30,5 31,5 1,0 lumière du jour HAIG 4 H-2 % C 02 48,3 59,2 1,2 forte lumière Serre Terreau-H/2 0,03 % C 02 27,6 31,7 1,3 lumière du jour KENNEBEC 4 H-2 % C 02 51,2 57,0 1,2 forte lumière H- H- KO M w REVENDICATIONS 1 Procédé de tubérisation des stolons de pommes de terre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: repiquer des plants ( 30) de pommes de terre dans une enceinte stérile ( 32) contenant un milieu minéral autotrophe gélosé ( 34) comprenant entre 3 et 5 m M d'ions NH 4 + , entre 18 et 30 m M d'ions K+, entre 6 et 10 m M d'ions Mg 2 +, entre 12 et 20 m M d'ions Ca 2 +, entre 52 et 70 m M d'ions NO 3-, entre 3 et 5 m M d'ions P 043 et entre 6 et 10 m M d'ions 5042-, cette enceinte ( 32) étant maintenue sous une ventilation forcée d'air contenant entre 1 et 10 % de CO 2, à température ambiante et sous des conditions d'éclairage correspondant à une photopériode comprise entre 16 et 18 heures par jour, maintenir ladite enceinte ( 32) sous un éclairage faible ( 42), correspondant à une énergie lumineuse inférieure à 100 p E m-2 s-1 pendant une période comprise entre 8 et 12 jours environ, puis maintenir ladite enceinte ( 32) sous un éclairage fort ( 44), correspondant à une énergie lumineuse comprise entre 300 et 500 p E m-2 s 1, jus- qu'à la tubérisation des stolons. 2 Procédé de tubérisation selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'air contient environ 2 % de CO 2. 3 Procédé de tubérisation selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'éclairage fort ( 44) correspondant à une énergie lumineuse voisine de 400 p E m-2 s-1. 4 Procédé de tubérisation selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le milieu minéral ( 34) comprend environ 4 m M d'ions NH 4 +, 24 m M d'ions K+, 8 m M d'ions Mg 2 +, 16 m M d'ions Ca 2 +, 56 m M d'ions N 03-, 4 m M d'ions P 043 et 8 m M d'ions 5042-. Procédé de tubérisation selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les pommes de terre comprennent les variétés Haig, Kennebec, Denali, BF 15, Sirtema et Maris Page. 6 Procédé de tubérisation selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les plants ( 30) repi- qués sont obtenus à partir de boutures cultivées, in vitro, sur un milieu minéral gélosé, enrichi en sucres et en vitamines.