Genetic and physiological study of determinate architecture in autumn-sown white lupin. Agronomic and breeding consequences
Etude génétique et physiologique de l'architecture déterminée chez le lupin blanc d'hiver. Conséquences agronomiques et en sélection
Résumé
As on other grain legumes, the determinate architecture seemed promising to reduce vegetative development and improve seed yield and yield stability in autumn-sown white lupin (Lupinus albus). The consequences of this architecture on plant development and yield elaboration was studied through genetic and physiological approaches. The inheritance of determinate architecture was shown to be monogenic and recessive, which allows an easy management of this character in plant breeding. Vegetative development was reduced, because all buds became floral early in the season. Each branch carried fewer leaves than in indeterminates, and the number of vegetative levels was reduced. The profils of number of leaves on the branches had a characteristic bell shape. This structure of branches was modelled. A large genetic variability existed for the architecture, even if the relationship between flowering earliness and vegetative development was strong. Light interception by canopy in terms of thermal time from sowing was similar for the determinates and the indeterminates. Proportion of light reaching the mainstem leaves was higher. Seed yield of determinate genotypes was similar to that of indeterminate genotypes. Dry matter production was lower but harvest index higher than for indeterminates. Maturity date was earlier, especially on cool, wet climates, and yield stability was increased. These trends were linked to the reduction of vegetative development, and to a lower competition between vegetative and reproductive developments than observed in indeterminates. Mainstem and first-order branches mainly contributed to total seed yield, and these orders were less influenced by climatic variation tha upper branch orders. Genetic variability for yield components was large. An extremely reduced vegetative development as well as an excessive development were detrimental to yield. Traits related to branch development (number of leaves and number of branch orders) are valuable breeding criteria on determinate lupins.
Comme chez de nombreux protéagineux, l'architecture déterminée a semblé une voie prometteuse pour réduire le développement végétatif et améliorer le rendement et la stabilité du rendement du lupin blanc d'hiver (Lupinus albus L.). Une étude à la fois génétique et physiologique de ce type architecturale et de ses conséquences sur le développement et la mise en place du rendement a donc été entreprise. L'hérédité du caractère d'architecture déterminée est monogénique récessive, ce qui permet une utilisation simple en sélection. Le développement végétatif est réduit car tous les bourgeons passent à l'état floral précocément dans le cycle. Les ramifications portent chacune moins de feuilles que chez les indéterminés, et le nombre de niveaux végétatifs est réduit. La distribution des feuilles sur les ramifications suit un profil caractéristique en forme de cloche. La structure des ramifications a pu être modélisée. Il existe une grande variabilité génétique pour l'architecture, bien que la relation positive entre tardiveté de floraison et développement végétatif soit forte. L'interception de la lumière par le couvert en fonction du temps est similaire chez les déterminés et les indéterminés. Cependant, les déterminés atteignent une interception maximale moins importante en raison de leur développement végétatif restreint. La proportion de lumière qui parvient jusqu'aux feuilles de la tige principale est accrue. Le rendement des génotypes déterminés semble compétitif avec celui des génotypes indéterminés. La production de matière sèche est plus faible mais l'indice de récolte est supérieur. La date de maturité est sensiblement avancée, surtout sous des climats frais et humides, et la stabilité du rendement est plus grande. Ces caractéristiques sont liées à la réduction du développement végétatif, et à une compétition entre développement végétatif et développement reproducteur plus faible que celle observée chez les indéterminés. Le rendement est produit essentiellement sur la tige principale et le premier niveau de ramifications, et ces sites sont moins sujets à des aléas climatiques que les niveaux supérieurs. La variabilité génétique pour les composantes du rendement est large. On met en évidence des relations entre certains caractères d'architecture et les potentialités de rendement. Un développement végétatif trop restreint aussi bien qu'un développement excessif nuisent au rendement. Les caractères de développement des ramifications (nombre de feuilles et nombre de niveaux végétatifs) sont des critères de sélection pertinents chez les lupins déterminés.