La lumière pour influencer le développement racinaire
En plus de son rôle primordial dans la photosynthèse et la croissance végétative, la lumière exerce une grande influence sur le système racinaire des végétaux.
31 août 2020
Ce dernier absorbe les nutriments nécessaires à la croissance de la plante. Ainsi, des racines saines et bien développées assurent un bon rendement et une qualité de production satisfaisante.
Figure 1 : Différentes classes racinaires observées sur fraise selon le traitement lumineux utilisé Source : R. Quenum, 2019
Un effet direct de la lumière sur les racines
À l’inverse des organes aériens, les racines des végétaux évitent la lumière lors de leur développement ; ce phénomène est appelé phototropisme* négatif. Une faible exposition des racines à la lumière provoque une accélération de leur croissance pour échapper au rayonnement lumineux (Burbach et al., 2012). En effet, les phytochromes (principaux récepteurs de lumière rouge et rouge lointain, voir l’article sur la Photomorphogenèse chez la plante) sont aussi situés dans les racines (Costigan et al., 2011). Ils participent à l’évitement des sources lumineuses (Correl et Kiss, 2005) dans le cadre du phototropisme. Ils détectent un rayonnement lumineux et induisent un changement dans la direction de croissance des racines pour y échapper. Dans le graphique 1, les racines exposées à une source lumineuse présentent un taux de détournement beaucoup plus important : 78 % des racines exposées à la lumière se détournent à la recherche d’obscurité (Burbach et al., 2012). Le rouge lointain, les rayons ultra-violets (UV) ainsi que les lumières rouge et bleue peuvent être perçues par les racines et impactent leur développement (Costigan et al., 2011).
Graphique 1 : Pourcentage de racines détournées en fonction du traitement lumineux appliqué. Traitement lumineux : lumière blanche. D’après Burbach et al., 2012
La quantité de lumière reçue influence également le développement du système racinaire. Sur fraisiers, le nombre de racines ainsi que leur longueur sont maximum pour une intensité lumineuse de 90 µmol.m-2.s-1au –delà de laquelle le système racinaire est moins développé (Zheng et al., 2019).
Un effet indirect de la lumière sur le système racinaire
La lumière a également un effet indirect sur le système racinaire des végétaux. En effet, l’utilisation de différents spectres lumineux sur les parties aériennes modifie le développement souterrain des racines. La photosynthèse est le principal processus impliqué dans la stimulation de la croissance racinaire lors de l’exposition à une source lumineuse (Kurata and Yamamoto, 1997). En effet, de faibles racines ne sont pas capables d’apporter suffisamment de nutriments aux parties aériennes (Johkan et al., 2010). C’est pourquoi une biomasse abondante favorisée par une photosynthèse importante engendre un développement racinaire plus marqué.
Par ailleurs, l’élongation des racines est également stimulée par la lumière. C’est notamment l’exposition à du rouge lointain qui induit l’allongement des racines (Kurata and Yamamoto, 1997 ; Costigan et al., 2011) à travers l’action des phytochromes (Kurata and Yamamoto, 1997 ; Correl and Kiss, 2005) situés dans la partie aérienne des plantes.
Classes racinaires de laitues.
Le pourcentage de représentation de chaque classe est indiqué. Les modalités ayant une même lettre ne diffèrent pas significativement les unes des autres au seuil de 5 %.
WW : Warm white (blanc chaud) ; RB : Red – Blue (rouge – bleu) ; FR : Far-red (rouge lointain)
Nos essais ont montré l’impact de la lumière sur le développement racinaire de laitues (graphique 2). La classe 1 contient les plantes ayant les plus petits systèmes racinaires tandis que la classe 3 regroupe les plantes ayant le développement racinaire le plus important.
La lumière est un paramètre essentiel au développement racinaire des végétaux. C’est un paramètre-clef de l’environnement de culture, dont la maîtrise assure rendement et qualité de la production. Des racines saines et vigoureuses seront également plus résistantes face à des pathogènes telluriques*.
Gravitropisme : Capacité d’un organisme à orienter son développement en fonction de la gravité.
Jasmonates : hormones végétales chargées d’inhiber la germination ainsi que l’élongation racinaire.
Pathogènes telluriques : pathogènes qui se développent dans le sol.
Phototropisme : Capacité d’un organisme à orienter son développement en fonction de la direction de la source lumineuse.
Bibliographie
Burbach, C., Markus, K., Zhang, Y., Schlicht, M. and Baluska, F., 2012. Photophobic behavior of maize roots. In: Plant Signaling and Behavior. Vol. 7, p. 874 – 878
Correll, M. J. and Kiss, J. Z., 2005. The roles of phytochromes in elongation and gravitropism of roots. In: Plant and Cell Physiology. Vol. 46, (2), p. 317 – 323
Costigan, S. E., Warnasooriya, S. N., Humphries, B. A. and Montgomery, B. L., 2011. Root-localized phytochrome chromophore synthesis is required for photoregulation of root elongation and impacts root sensitivity to jasmonic acid in Arabidopsis. In: Plant Physiology. Vol. 157, p. 1138 – 1150
Kiss, J. Z., Mullen, J. L., Correll, M. J. and Hangarter, R. P., 2003. Phytochromes A and B mediate red-light-induced positive phototropism in roots. In: Plant Physiology. Vol. 131, p. 1411 – 1417
Kurata, T. and Yamamoto, K. T., 1997. Light-stimulated root elongation in Arabidopsis thaliana. In: Journal of Plant Physiology. Vol. 151, p. 346 – 351
UNIFA. Le système racinaire. UNIFA [en ligne]. [Consulté le 24 juillet 2020]. Disponible à l’adresse : https://fertilisation-edu.fr/nutrition-des-plantes/les-mecanismes-d-absorption-des-elements-nutritifs/le-systeme-racinaire.html
Yokawa, K., Fasano, R., Kagenishi, T. and Baluska, F., 2014. Light as stress factor to plant roots – case of root halotropism. In: Frontiers in plant science. Vol. 5, p. 10. DOI 10.3389/fpls.2014.00718
