MINISTERE DE L'AGRICULTURE
EtOLE NATIONALE SUPERIEURE AGRONOMIQUE DE MONTPELLIER
THE8E
présentée à l'Ecole Nationale Supérieure Agronomique de Montpellier
pour obtenir le DIPLOME DE DOCTORAT
SPECIALITE: Sciences Agronomiques
TITRE
ANALYSE DES CONTRAINTES PHOTOTHERMIQUES
-,
EN VUE DE L'ADAPTATION DES VARIETES
DE RIZ IRRIGUE AU SAHEL
par
SIE Moussa
Soutenue le 11 juillet 1997 devant le Jury composé de:
MM.,
CHARRIER André
Professeur ENSAM-Montpellier
Président
GHESQUIERE Alain
Chargé de Recherche ORSTOM-Montpellier Directeur de thèse
SARR Aboubakry
Professeur Université Paris )U
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Rapporteur
DUCREUX Georges
Professeur Université Paris XI
Rapporteur
WERY Jacques
Professeur ENSA-Montpellier
Examinateur
DINGKUHN Michael
Chercheur ADRAO-Côte-d'Ivoire
Examinateur

---

Je dédie cette modeste
étude à la mémoire
de ma mère

---

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)
AVp\\NT = JPIft(Q)}p([))§
Les activités de Recherches dont il est fait état dans cette thèse ont été
réalisées à la Station de Recherche ADRAO de Ndiaye, au Sénégal, à Mbé en
Côte d'Ivoire et au Centre ORSTOM de Montpellier en France.
Je p"rie M. le Professeur Charrier, de trouver ici toute ma gratitude et ma
reconnaissance pour avoir accepté malgré ses lourdes tâches de présider cette
thèse. Son intérêt pour mon travail a été pour moi une source d'inspiration
constante.
Monsieur Alain Ghesquière, sous la direction duquel ce travail a été
réalisé, a su par sa constante disponibilité, son esprit de patience et sa rigueur
scientifique nous aider dans la réactualisation de nos connaissances en génétique.
Je tiens à remercier M. le Professeur Wery, qui dès le départ, a tenu à
attirer notre attention sur la particularité de notre sujet; ses conseils, ses
indications, ses suggestions ont beaucoup aidé dans la réalisation de ce
manuscrit.
J'adresse mes remerciements à M le Professeur Aboubakry Sarr de sa
disponibilité pour rapporter ce travail malgré un emploi de temps chargé. Je tiens
à lui adresser tous mes sincères remerciements.
Le Professeur Georges Ducreux a été d'un grand secours dans l'approche
de la morphogenèse. Il a bien voulu accepter d'être le second rapporteur de ce
travail. Je suis très heureux de l'accueillir dans mon jury.
J'ai bénéficié du soutien constant sur tous les plans du Dr Miézan de
l 'ADRA 0 depuis l'initiation, la conception et l'exécution de ce travail. Il a
toujours su trouver le mot qu'il faut pour entretenir mon ardeur. Je tiens à lùi
adresser tous mes sincères remerciements.
Le Dr Dingkuhn est pratiquement le maître d'oeuvre de ce travail en
raison de ses solides compétences en physiologie et en analyse système. Il a su
être disponible à tout instant malgré ses nombreuses tâches en tant que chercheur
et chefdu Programme Continuum de l'ADRAo.

---

Le Dr Wopereis a pris activement part à ces travaux notamment dans la
confection des figures et en acceptant de co-signer les articles issus de cette thèse.
Son soutien amical n 'a jamais fait défaut, qu'il en soit remercié.
Ma profonde gratitude va à l'endroit des Drs. Matlon, Donovan, Monty,
Lorieux, Hamon pour leurs encouragements et leurs conseils avisés.
. ~~~"l :~ ;'0" q
Lq J.
h·..
,
f"
Merci aux collègues, Yoboué, Sy, Diatâ., Adam, Diallo, Bila, Sow, à
Bouaké, Salif, Gaye, Laha1, à Saint Louis, Robé" Brignoi, V~rdeil et Maryse à
Montpellier qui ont contribué a rendre le cadre de ce travail plus conviviale.
Ndeye, Top, Tafa, Yaba, Sokhna, Djodjo et les autres sans lesquels la mise
en place, la collecte et la saisie des données n'auraient pas été possibles, ont
constitué avec toute l'équipe du Programme Sahel un soutien permanent pour la
réussite de ces travaux.
Hélène, par sa disponibilité et sa gentillesse a réussi la prouesse de
récréer un cadre familial pour un Africain en France, et pour cela, un seul mot:
merci.
Je n'oublie pas mon père et ma famille pour leur soutien constant. Haoua
a eu une fois de plus, la lourde charge de s'occuper de nos 3 enfants. Malgré la
distance, leur soutien ne m'a pas fait défaut. A Haoua, Saïda, NPaton et Rachid,
qui ont été encore une fois privés de mon affection, je leur promets qu'il s'agit de
ma dernière thèse.

---

Les traval1x de cette thèse ont été financés en partie par la Banque
Africaine de développement (BAD) et la GTZ (Ministère de la Coopération
allemande) à travers l'Association pour le Développement de la Riziculture en
Afrique de l'Ouest (ADRAO/Programme Sahel).
Des parties de cette thèse ont été inclues en partie ou en totalités dans les
publications suivantes:
Chapitre 4-1.
Sié, M:, Dingkuhn, M., Miézan, K.M., and Wopereis, M.C.S.1996. Deriving thermal
constants from leaf appearance rates. WARDA Annual Report 1995.
Sié, M., Dingkuhn, M., Wopereis, M.C.S., Miézan, K., 1997. Rice crop duration and leaf
appearance rate in a variable thermal environment. 1. Development of empirically
based model. Field Crops Research: soumis.
Chapitre 4-2.
Sié, M., Dingkuhn, M., Wopereis, M.C.S., Miézan, K., 1997. Rice crop duration and leaf
appearance rate in a variable thermal environment. II. Genetic diversity Field Crops
Research: en préparation.
Chapitre 4-3.
Sié, M., Dingkuhn, M., Wopereis, M.C.S., Miézan, K., 1997. Rice crop duration and leaf
appearance rate in a variable thermal environment. III. F 1 hybrids photothermal traits.
Field Crops Research: en préparation.

---

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1. ABJLE IDES l~-l1AillIEIfŒS
ANALYSE DES CONTRAINTES PHOTOTHERMIQUES EN VUE DE
L'ADAPTATION DES VARIETES DE RIZ IRRIGUE AU SAHEL
Sigles et Abréviations
10
Liste des tableaux
12
Liste des figures
13
1 -
INTRODUCTION
17
II - SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE: LE RIZ ET LA RIZICUL TURE
AU SAHEL
23
2.1 Connaissance de la plante
24
2.1.1. Origine du riz en Afrique de l'Ouest
24
2.1.2. Caractère botanique
25
2.1.3. Croissance et développement
25
2.2. Effets de la température et de la photopériode sur le développement
33
2.2.1 Développement et température
33
2.2.2. Développement et photopériode
36
2.3. Différents types de modèles de simulation du développement
38
2.4. Situation variétale de la riziculture irriguée au Sahel
42
2-4-1. Le milieu
42
2-4-2. La riziculture irriguée au Sahel
43
2-4-3. Les contraintes thenniques
44
III. MATERIEL ET METHODES
49
3.1. Matériel végétal
51
3.2. Méthodes
54
3.3. Observations
55

---

8
IV. RÉ SULTATS'ET DISCUSSIONS
59
4.1. Etudes méthodologiques
61
4-1-1. La photopériode, les températures de l'eau et de l'air
62
4-1-2. Le cycle et le nombre de feuilles observées
62
4-1-3. Relation entre le rythme d'apparition foliaire et la température de l'eau
d'irrigation
65
4-1-4. Modèles pour l'apparition foliaire, l'initiation paniculaire et la floraison
70
4-1-5. Validation de l'apparition foliaire basée sur le modèle phénologique
71
4-1-6. Discussion du modèle LAP.
74-
4-1-7. Différences variétalers et paramètres possibles pour la sélection variétale
75
4-1-8. Conclusion.
77
4-2. Cycle végétatif du riz et rythme d'apparition des feuilles dans un
environnement thermique variable: diversité génétique
78
4-2-1. Différences variétale et saisonnière sur le cycle semis-floraison
79
4-2-2. Les effets de la température sur l'apparition de la première feuille
82
4-2-3. Les effets de la température sur l'apparition de la feuille nOl à 4
82
4-2-4. Les effets de la température et de la photopériode sur la durée de la PSP
85
4-2-5. Relation entre la floraison et le nombre de feuilles dans plusieurs types
photothermiques
89
4-2-6. Synthèse des observations
89
4-2-7. Conclusion
91
4-3. Etude des caractères photothermiques des hybrides FI
93
4-3-1. Caractérisation des parents
93
4-3-2. Données saisonnières de floraison des parents et des hybrides FI
94
4-3-3. Effets de la température
99
4-3-4. Effets de la photopériode sous des conditions thermiquement stables en
hivernage
101
4-3-5. Conclusion
101

---

9
V DISCUSSIONS GÉNÉRALES
105
5-1. Action de la température et de la photopériode sur la phénologie
108
5-1-1. Le phyllochrone
lOS
5-1-2. La phénologie
110
5-2. Objectif de sélection
113
5.3. La compréhension génétique de la précocité
114
5.4. L'élargissement de la base génétique
115
5-4-1. Conversion de lignées photosensibles en lignées non photosensibles
115
5~4-2. La sélection assistée par marqueurs
116
VI. CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES.
119
VII. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
127
VIII. ANNEXES
139

---

La signification des sigles et des abréviations est le plus souvent donnée lors de
leur première apparition dans le texte. Un récapitulatif est proposé ci-dessous:
SIGLES
ADRAO:
Association pour le Développement de la Riziculture en Afrique de
l'Ouest (Bouaké, Côte d'Ivoire)
CILSS:
Comité Inter Etat de Lutte contre la Sécheresse au Sahel (Ouagadougou,
Burkina Faso)
FAO:
Organisation des Nations Unies pour l'Agriculture et l'Alimentation
(Rome, Italie).
IRAT:
Institut de Recherches Agronomiques Tropicales et Cultures Vivrières
(Nogent-sur-Marne).
IRRI:
International Rice Research Institute (Los Banos, Philippines)
ONAHA:
Office National des Aménagement Hydro-Agricoles (Niamey, Niger)
SAED:
Société d'Aménagements et d'Exploitation des terres du Delta et de la
Moyenne
Vallée (Saint Louis, Sénégal).
SEMRY:
Société d'Expansion et de Modernisation de la Riziculture de Yagoua
(Yagoua,Cameroun).
SONADER:
Société Nationale de Développement rural (Nouakchott, Mauritanie).
RPERG:
Rice Phototherrnal Ecology Research Group (Beijing, Chine).
ABREVIATIONS
ACP:
Analyse en Composantes Principales.
AYT:
Advanced Yield Trial (Essai avancé de rendement).
BLB:
Bacterial LeafBlight (maladie des stries bactériennes).
BVP:
Basic Vegetative Phase (Phase végétative de base).
CDS:
Cold dry season (contre-saison froide).
CPP:
Constante photopériodique.
CSC:
Contre-Saison Chaude.
CSF:
Contre-Saison Froide.
DR:
Development Rate (Taux de Développement).
d.j:
degré.jours
GGD:
Growing Degree Days (d.j).

---

Il
HD:
Haploïdes doublés.
HDS:
Hot Dry Season (contre-saison chaude)
HIV:
Hivernage.
I.E.T.:
Initial Evaluation Trial. (Essai d'évaluation initiale).
IKP:
I Kong Pao.
IP:
Ini tiation Paniculaire.
JAS:
Jours après semis.
JAT:
jours après trempage.
LAP:
Leaf appearance
LRO-l: -
Vitesse d'émergence du trempage à l'apparition de la 1ère feuille.
LRl-4:
Vitesse d'émergence de l'apparition de la 1ère feuille à celle de la feuille 4.
PIP:
Phase d'induction paniculaire (synonyme =PSP)
Pc:
Ceiling photoperiod (Photopériode critique)
Popt:
Optimum photoperiod (photopériode optimale)
PP:
photopériode
PSP:
Photoperiod-sensitive phase (phase photosensible)
QTL:
Quantitative Trait Loci
RLFP:
Restriction Length Fragments Polymrphism (polymorphisme des fragments de
restriction)
RYMV:
Rice Yellow Mottle Virus (virus de la mosaïque ou de la bigarrure jaune du
riz).
T:
Température
Tc:
Ceiling temperature (Température critique).
TF:
Cycle Trempage-Floraison.
Topt:
Température optimale
Tbase:
Température de base
Tsom:
Somme des températures
TU:
Thermal Unit (unités thermales)
TW:
Water temperature (température journalière de l'eau)
WS:
Wet Season (hivernage).

---

12
'Tableau 1:
Dates de trempages, dates de semis (Expérimentation l, II et III).
Tableau 2:
Liste des variétés analysées.
Tableau 3:
Durée de l'apparition de la feuille paniculaire, du début de l'épiaison et 50
% floraison pour 3 variétés témoins.
Tableau 4:
Equation utilisée dans le modèle LAP pour simuler le rythme d'apparition
foliaire.
Tableau 5:
Phénologie de 18 variétés de riz selon Il dates de semis (Expérimentation
l).
Tableau 6:
Cycle trempage - floraison 50 % de 5 génotypes de riz utilisés comme
parents dans 20 combinaisons pour la contre-saison froide, la contre saison
chaude et l'hivernage.
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---

13
Figure 1:
Plant de riz
Figure 2:
Tige du riz basé sur le concept de phytomère.
Figure 3:
Présentation schématique d'un parcours semis-épiaison.
Figure 4:
Rappel de la phénologie du riz.
Figure Sa:
Courbes de réponse de 3 types de cultivars de riz.
Figure Sb:
Phases de croissance et réponses typiques de variétés de rIZ
photosensibles et non photosensibles.
Figure Sc:
4 types de réponse variétale à la photopériode.
Figure 6a:
Nombre d'épillets stériles exprimés en pourcentage du nombre total
d'épillets selon les dates de semis chez 4 cultivars de riz repiqué.
Figure 6b:
Relation entre la stérilité des épillets, la température moyenne et
minimum de l'air observée entre la montaison et l'épiaison.
Figue 7:
Projection de groupes variétaux sur le plan défini par les premiers axes
d'une ACP réalisée sur 25 individus et 14 variables.
Figure 8:
Evolution de la date d'apparition des feuilles et de la date de floraison à
50 % pour Il dates de semis séquentielles.
Figure 9:
Evolution de la photopériode sur la température mini et maxi de l'air et
la température moyenne journalière de l'eau mesurées au champ en 1995
et en 1996.
Figure 10:
Evolution de l'apparition foliaire sur Il dates de semis en 1995 pour
Jaya, IR 64 et IKP dans l'Expérimentation 1.

---

14
Figure 11:
Taux de développement (l/jours) du trempage à l'apparition de la 1ère
feuille chez IR 64 en relation avec la température moyenne journalière
de l'eau.
Figure 12:
Taux de développement (l/jours) à partir de l'apparition de la 1ère feuill~
ème
à celle de la 4
feuille chez IR 64 Ca), Jaya Cb) et IKP ©, en relation
avec la température moyenne journalière de l'eau.
Figure 13:
Comparaison des cycles du semis à la floraison observés et les cycles
simulés.
Figure 14:
Evolution simulée de l'apparition foliaire et de la floraison, la fin de la
BVP et de l'initiation paniculaire pour IR 64, IKP et Jaya.
Figure 14 bis: Diagramme schématique du modèle LAP.
Figure 15:
Evolution de la date d'apparition foliaire et de la date de floraison à 50
% en fonction de la date de trempage pour 3 génotypes.
Figure 16:
Taux de développement du trempage à l'apparition de la 1 ère feuille en
relation avec la température moyenne journalière de l'eau.
Figure 17:
Taux de développement à partir de l'apparition de la 1 ère feuille à celle
de la 4 ème feuille pour 3 génotypes en relation avec la température
moyenne journalière de l'eau.
Figure 18:
Relation entre la durée moyenne de l'apparition foliaire de 2 feuilles
successives et la température optimal pour 18 génotypes.
Figure 19:
Evolution de la durée entre la fin de la BVP et la date de floraison à 50
%.
Figure 20:
Relation entre le nombre total de feuilles et la floraison pour 6 génotypes
semés en hivernage, en contre-saison chaude et en contre
Saison
froide.
Figure 21:
Phénologie des hybrides FI issus de 2 croisements réciproques de IR
29725 et IR 4630.

---

15
Figure 22:
Dates moyennes de floraison au cours de la contre-saison froide, la
contre-saison chaude et 1'hivernage pour des croisements faisant
intervenir 5 parents.
Figure 23:
Diagramme de synthèse pour le cycle trempage-floraison des parents et
les hybrides FI de croisements impliquant 5 parents en fonction de la
CSF, la CSC et l 'HIV.
Figure 24:
Para_mètres de réponses photo thermales des parents et les hybrides FI
issus de croisements faisant intervenir 5 parents.
Figure 25:
Evolution de la floraison en fonction de la photopériode au cours de la
période estimée de l'initiation paniculaire sur 14 combinaisons
impliquant les parents IR 29725 et IR 4630.
Figure 26:
Diagramme récapitulatif de la sensibilité à la photopériode.

---

16

---

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---

18
Introduction
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---

Introduction
19
Les superficies mondiales consacrées aux 3 céréales principales (riz, blé et maïs)
étaient de 699,5 millions d'ha en 1992. Sur ce total, plus de 147 millions d'ha étaient
cultivés en riz pour une production de 525,5 millions de tonnes; le maïs et le blé
occupaient respectivement 220 et 132 millions d'ha pour une production de 563,6 et 525,5
millions de tonnes (FAO, 1993a et b) (cf annexe 1).
Alors que le blé et le maïs sont en partie utilisés pour l'alimentation du bétail le riz
est entièrement utilisé pour la consommation humaine. On trouve parmi les exportateurs,
la Thaïlande, les U.S.A., le Vietnam et le Pakistan, .cependant les plus gros acheteurs en
1992 sont représentés par les pays à faible revenu et à déficit alimentaire, selon le même
rapport de la FAO (Annexe II). Sur un total de 15,2 millions de tonnes de riz importés
dans le monde, la part de l'Afrique représente 2,8 millions de tonnes. Les divers pays du
Sahel (Burkina, Cameroun, Mali, Mauritanie, Niger, Sénégal et Tchad) ont importé
environ 700 000 tonnes pour une valeur de plus de 100 milliards de dollars US, (Annexe
II). Aussi, les gouvernements de ces pays ont mis au centre de leurs préoccupations, une
intensification de la riziculture, à travers l'aménagement des périmètres hydro-agricoles et
l'utilisation de variétés plus performantes.
La riziculture irriguée, à la différence des autres types de riziculture en Afrique de
l'Ouest, est d'origine plus récente. Elle a été introduite au Sahel seulement pendant les
périodes de la colonisation. Dans les années 1920 les autorités coloniales ont lancé de
vastes opérations de riziculture irriguée dans les pays sahéliens (Dingkuhn et Miézan,
1992). La construction des barrages hydroagricoles après la sécheresse des années 73 ont
permis aux Gouvernements de la sous-région d'envisager une intensification de cette
riziculture, dans le cadre de leurs politiques respectives de sécurité alimentaire.
Une composante essentielle de cette intensification est l'introduction de la double
riziculture. La double riziculture est en effet une option attractive parce que l'intensité du
rayonnement solaire caractérisant les zones tropicales semi-arides telles que le Sahel, crée
des conditions favorables pour une production abondante surtout en culture irriguée. Ainsi,
des rendements de 9 à 12 t ha-I ont pu être obtenus en contre-saison en riziculture irriguée
par au Sahel (ADRAO, document inédit, 1989; rrCA, 1990; Dingkuhn et Miezean, 1992)
par rapport aux rendements habituels de 3,5 à 5,5 t ha- l .
A quelques rares exceptions près dont le Niger, la pratique de la double culture de
riz au Sahel se heurte souvent à un problème de calendrier cultural qui ne peut être
respecté par les paysans pour des raisons d'ordre organisationnel, climatique et
technologique. Au niveau organisationnel, la mise en place des crédits pour le démarrage
des campagnes, la disponibilité au moment opportun des équipements essentiels au niveau
des parcelles pour l'exécution des travaux, constituent les contraintes majeures.

---

i
20
Introduction'
1
i
Sur le plan climatique, l'environnement thermique en contre-saison sèche présente
des amplitudes de température diurnes très fortes, allant de températures minimales
d'environ 10e e en début de saison à des températures maximales supérieures à 40e e en fin
de saison; le froid constitue la contrainte essentielle, en ce sens qu'il affecte le cycle
végétatif et la fertilité paniculaire du riz. En effet, le froid peut allonger de façon
considérable le cycle des variétés de riz semées en contre-saison, et provoquer une stérilité
paniculaire très importante chez des variétés de riz semées tardivement en hivernage
(Dingle et Trinh, 1979; Godderis, 1987; Dingkuhn, 1992; ADRAO, 1993). Ainsi le cycle
d'une variété comme l Kong Pao qui est d'environ 110 jours en hivernage, peut être
prolonge jusqu'à plus de 140 jours en contre-saison chaude. La variation saisonnière du
cycle d'une variété de cycle moyen comme Jaya, non sensible à la photopériode et en
condition irriguée au Sahel, se situe entre 125 et 190 jours. Des stérilités paniculaires
causées par la chaleur ont pu aussi être observées par endroits en fin de contre-saison
chaude (Dingle et Trinh, 1979). Des vents secs tels que l 'harmattan, qui coïncident
souvent avec la phase végétative chez le riz planté en début d'année (contre-saison
chaude), peuvent significativement réduire la température de l'eau (Rijks, 1973) et causer
ainsi un retard de la floraison. Les paysans sont habituellement contraints d'utiliser des
champs différents s'ils veulent faire deux cultures de riz dans l'année.
Au niveau technologique, l'absence de variétés tolérantes au froid et pouvant se
caler dans la contre-saison (chaude ou froide) constitue la contrainte la plus importante.
L'obtention de variétés productives, à cycle assez stable et prévisible qui permettrait de
boucler une contre-saison sèche entière tout en offrant au paysan la possibilité d'organiser
une campagne normale d'hivernage, contribuerait à la réalisation de la "vraie" double
riziculture au Sahel sur la même. Pour la sélection de cultivars convenant à la double
riziculture, la réponse des variétés aux variations de température sur le plan du
développement est au moins aussi importante que la tolérance au stress de température.
Aussi, ce projet se propose d'étudier la possibilité d'utiliser les paramètres thermiques qui
déterminent le cycle du riz en conditions de basses températures, pour la création de
cultivars productifs et à cycle court, pouvant être utilisées efficacement dans une stratégie
de double riziculture en zone sahélienne.
La mise au point du modèle RIDEV (Rice Development) par l'équipe de recherche
de l'ADRAO/Sahel a permis de se rendre compte que les constantes photothermiques sont
associées à des comportements agronomiques liés aux saisons. Si leur identification a
permis une bonne caractérisation du matériel génétique, leur étude, par contre, nécessite
des dispositifs d'étude difficilement applicables en sélection: semis effectués tous les mois
(pendant 12 mois) de tous les génotYPes étudiés et poursuite des observations jusqu'à la
fin du cycle végétatif.

---

Introduction
21
C'est pour palier aux difficultés d'utilisation du modèle RIDEV pour le criblage
variétal que nous avions décidé d'initier la présente étude. Elle mettra l'accent sur la
possibilité d'utiliser les paramètres thenniques qui détenninent le cycle du riz en condition
de basses températures, pour la création de cultivars productifs à cycle court pouvant être
utilisés efficacement dans une stratégie de double riziculture en zone sahélienne.
L'avantage est que toute notre expérimentation se déroule en condition naturelle (en plein
champ) et non en phytotron. Les régressions porteront sur la durée en nombre de jours à
partir du trempage (pour plus d'homogénéité) au stade de développement considéré
(apparition foliaire ou floraison) avec la température moyenne journalière.
Les objectifs spécifiques visés sont les suivants:
- Mise au point d'une technique simple, rapide et fiable pour la détennination des
constantes thenniques;
- Etude des relations entre les constantes photothenniques et l'adaptabilité à la
riziculture irriguée au Sahel;
- Analyse génétique des constantes thenniques;
- Proposition de stratégies de sélection en vue de la création variétale.
Il ne s'agit pas d'une étude de la physiologie du riz, ni une étude sur la
modélisation; il s'agit plutôt d'une utilisation des résultats à travers l'action des contraintes
photothenniques en vue de caractériser du matériel végétal pour la sélection de variétés de
riz irrigué adaptées à l'environnement sahélien.
Le chapitre suivant sera consacré à une synthèse bibliographique sur le riz et la
riziculture irriguée au Sahel; dans le chapitre 3, nous allons décrire le dispositif
expérimental que nous avons mis en place; le chapitre 4 sera consacré aux résultats et aux
discussions et le chapitre 5 portera sur une discussion générale suivi dans le dernier
chapitre d'une conclusion et des perspectives.

---

22
Introduction

---

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---

24
Synthèse bibliographique
2-1 - CONNAISSANCE DE LA PLANTE
2-1-1. Origine du riz en Afrique de l'Ouest
Le genre Oryzae comprend une vingtaine d'espèces dont deux seulement sont
cultivées: Oryza sativa L. et Oryza glaberrima Steud. Ces 2 espèces se rencontrent en
Afrique.
0. glaberrima (ou riz africain) est originaire de la boucle du Niger et s'est ensuite
-
-
étendue vers les côtes: Guinée-ConaKry, Guinée Bissau, Gambie, Sénégal. On assiste en ce
moment à un recul de la culture du riz africain au profit du riz asiatique (Sié, 1991; Pham,
1992). La diffusion des génotypes issus de l'amélioration variétale, ne fut pas sans
dommage pour les variétés appartenant à 0. glaberrima malgré ses qualités indéniables,
comme en témoigne cet extrait d'une publication de 1967: «il faut, dans toute cette région,
accélérer l'élimination, déjà bien avancée, nous l'avons vu, des variétés d'o. glaberrima à
grains rouges. Pour ce faire, la diffusion de semences de variétés d'O. sativa à grains
blancs doit être un thème primordial de vulgarisation» (IRAT, 1967).
0. glaberrima a été utilisée dans cette région Ouest Africaine depuis environ 3000
ans (Portères, 1956). La riziculture était «primitive» et les efforts pour son développement
ont été axés sur l'introduction d' 0. sativa avec la technologie asiatique (Buddenhagen,
1978).
0. saliva, d'origine Asiatique fut introduite en Afrique de l'Ouest par les Portugais
(Portères, 1956). Cette espèce est très largement répandue dans les régions tropicales et
tempérées du monde entier: de 50° de latitude nord à 40° de latitude sud, et à des altitudes
inférieures au niveau de la mer ou supérieures à 2.500 mètres. Cette diversité des
conditions agroclimatiques se retrouve dans la région Ouest africaine; plusieurs conditions
écologiques favorables à la culture du riz se rencontrent à l'intérieur d'un même pays. Il
existe deux groupes d' 0. sativa Oaponica et indica) analogues à des sous-espèces qui se
distinguent par de fortes associations morphophysiologiques.
Indica (Originaire de l'Asie Tropicale), est caractérisé par un fort tallage, des
feuilles longues et fmes, des grains longs et fms.
Japonica (Originaire de la zone tempérée et subtropicale de l'Asie): riz caractérisé
par un tallage moyen, des feuilles assez courtes et fines, des grains courts et ronds.

---

Synthèse bibliographique
25
1
En Afrique la diversité génétique d' 0. saliva est maintenue de façon remarquable
et la répartition géographique des groupes variétaux est étroitement liée aux types de
cultures: forme japonica dans la zone forestière où est pratiquée la culture pluviale et
forme indica dans la zone Soudano-Sahélienne associée à une riziculture aquatique au sens
large. (Ghesquière et Miézan, 1982; De Kochko, 1987; Sié, 1991).
2-1-2. Caractère botanique
Le riz est une plante annuelle à tige dressée en touffes, aux racines minces, fournies
et peu profondes (Fig. 1). Ces tiges sont épaisses et creuses d'où leur nom de cnaumes et
possèdent des épaississements ou noeuds sur lesquels s'insèrent les feuilles; le nombre des
feuilles est un caractère variétal. Ces dernières sont dépourvues de pétiole et enveloppent
la tige à leur base par une gaine prolongée par le limbe dont les dimensions, la couleur et
la pilosité sont un caractère variétal. La feuille qui émerge après toutes les autres, juste
sous la panicule est appelée feuille paniculaire ou drapeau. L'articulation gaine-limbe
présente 2 appendices: la ligule et l'auricule.
L'inflorescence est une panicule, sorte de grappe composée d'épillets et est portée
par le dernier entre-noeud du chaume. Chaque épillet porte des glumes à la partie
inférieure. Le grain est enveloppé par 2 glumelles intimement serties l'une à l'autre après
la pollinisation. La réunion des 2 glumelles à l'extrémité supérieure de l'épillet forme le
bec ou l'apex. La barbe ou aristation est le prolongement de la nervure centrale de la
glumelle inférieure. Tout comme la feuille, les caractéristiques des épillets permettent de
différencier les différentes variétés.
La fleur se compose de 6 étamines et d'un ovaIre surmonté de 2 stigmates
plumeux. Le fruit ou grain de riz est un caryopse à la base duquel se trouve la plantule
composée de sa tigelle, sa radicule, sa gemmule et un cotylédon avec comme tissu de
réserve l'albumen.
2-1-3. Croissance et développement du riz
L'élaboration de la production chez les plantes fait intervenir une série de
processus de croissance et de développement. L'importance du développement et de la
croissance végétative a été reconnue par de nombreux auteurs. Il s'agit de deux processus
distincts tout en étant très liés. La croissance peut être définie de plusieurs manières mais
la définition la plus accept~ble est l'accroissement permanente en volume. La croissance
contribue à l'accroissement de la matière sèche (Wilhelm et McMaster 1995); elle se
réfère à l'~ccumulation de la biomasse chez la plante entière ou de certains organes.

---

Panicule
----------------- Feuille
Talles
------------------------~~cines
Figure 1: Plant de riz

---

Synthèse bibliographique
27
Il est difficile de définir le développement car il inclut différentes étapes qui vont
de l'initiation d'un organe (morphogenèse), sa différentiation et sa sénescence. Le
développement serait le processus par lequel les plantes, les organes ou les cellules passent
à travers des stades variés et identifiables durant leur vie (Wilhelm et McMaster 1995). Il
se réfère au cycle de la plante en relation avec l'initiation des organes (Ritchie, 1993).
Pour notre étude nous utiliserons la durée en nombre de jours après trempage.
La caractérisation du cycle de développement par des stades (levée, floraison ...) ou
par des phases successives délimitées par ces stades dépend également du type et du
niveau d'étude (physiol9gique, agronomique) .ainsi que de la culture considérée. Le cycle
de développement peuf être ainsi codifié par l'utilisation de diverses «échelles» qui
permettent de numériser ces stades.
a). La phénologie du riz
Le terme 'phénologie' communément utilisé se réfère au progrès des plantes à
travers des stades de développement identifiables (Summerfield et al.,
1991). Le
déroulement du cycle dépend essentiellement du génotype et traduit un programme
préétabli qui fixe la durée des différences phases en fonction des conditions du milieu. La
réalisation d'une phase, c'est à dire le passage entre 2 états, est assimilée à un «parcours de
développement» qui est équivalent à une distance nécessitant un certain temps pour ce
parcours.
En général la croissance et le développement se déroulent de façon simultanée et
sont affectés par les facteurs environnementaux et génétiques. La variation génétique au
sein des cultivars est beaucoup plus évidente pour la durée du développement que pour le
taux de croissance (Ritchie, 1993). De ce fait l'adaptation d'une plante à un environnement
particulier est déterminée premièrement par les réponses de son développement aux
facteurs environnementaux (Roberts et al., 1993).
L'ontogenèse du riz est marquée par la germination, l'initiation paniculaire,
l'épiaison, l'anthèse et la maturation des grains. Il s'agit d'une succession d'apparition et
d'évolution d'organes. La structure de la plante évolue au cours de son ontogenèse. Au
cours de celle-ci, la plante passe par une série ordonnée d'états ou de stades qui produit
une structure identique à celle de départ. Le développement peut être mesuré par
l'apparition séquentielle des feuilles ou phyllochrone (Dingkuhn et Miézan, 1992; Ellis et
al., 1993; Ritchie, 1993).
Le cycle semis-floraison est le facteur déterminant de l' adaptabili té à des
environnements culturaux (Summerfield et al. 1991). La période séparant le semis à la

---

28
Synthèse bibliographique
floraison est la plu·s importante pour l'étude de la phénologie. Bien que le développement
de la culture à la floraison soit affecté par des facteurs tels la disponibilité en énergie,
l 'humidité, les nutriments et le stress hydrique, il est principalement contrôlé par la
température et la photopériode (Ritchie, 1993).
La synchronisation de l'anthèse et des autres processus de reproduction au niveau
des talles d'un même plant et sur l'ensemble d'une population n'étant jamais parfaite,
l'anthèse est définie par convention comme le moment où elle est achevée ou en cours
chez 50 % de la population de panicules (Yoshida, 1981). Par convenance, l'on utilise
fréquemment la période allant du repiquage à l'anthèse (floraison à 50 %) ou à la maturité
dans les études sur le thermopériodisme ou le photopériodisme (Dingkuhn et Miéza-rr,
1992).
b) Le phyllochrone
La mise en place des organes (apparition) est rythmée par le phyllochrone et de
nombreux résultats portent sur sa variabilité. L'importance de la terminologie du
phyllochrone a nécessité la tenue d'un symposium aux USA en 1993 sur son concept, car
très peu d'informations étaient disponibles, les sélectionneurs étant surtout préoccupés à
sélectionner des cultivars précoces ou tardifs, les phyllochrones ont rarement fait partie de
leurs préoccupations (Rickman et Klepper, 1995). Ce symposium a permis une certaine
harmonisation des terminologies utilisées.
Le phytomère: il s'agit d'une description quantitative du développement de la
plante, le noeud, l'entre-noeud), les feuilles, les bourgeons racinaires et les talles qui
constituent les blocs de construction végétative de la plante (Rickman et Klepper, 1995).
Cela peut se ramener chez le riz à l'ensemble noeud + feuille + entre-noeud (Nemoto et
al., 1995) et peut être assimilé selon Malvoisin (1984) au «phythomère végétatif» (Fig. 2);
le «phythomère floral» étant, selon le même auteur, celui qui évolue en un ensemble
épillet, noeud de rachis et entre-noeud de rachis. A l'épiaison, le nombre de phytomères
végétatifs correspond au nombre final de feuilles et l'empilement des phytomères floraux
représente l'épi.
Le plastochrone: c'est l'intervalle de temps entre la formation de phytomères
successif s à partir de l'apex (Rickman et Klepper, 1995). La croissance végétative, selon
Wilhelm et McMaster (1995), n'est qu'une addition des unités de phytomères successifs
sur la tige.

---

inflorescence
limbe
PH'rTOMERE
bourgton
axilaire
racine adventive
Figure 2: Tige du riz basée sur le concept de phytomère. Le noeud, associé à la feuille,
l'entre-noeud et le bourgeon axilaire constituent une unité de phytomère.
(d'après Nemoto et al., 1995).

---

30
Synthèse bibliographique
i
Le phyllochrone: c'est l'intervalle de temps entre l'apparition visuelle du bout de
la feuille et le déroulement du limbe des feuilles successives. Le plastochrome et le
phyllochrone ont le même intervalle chez le riz (Rickman et Klepper, 1995). Cet intervalle
entre ces événements, peut être mesuré en durée (heures ou jours), en unité thermale
(degréJour) ou en effectuant la moyenne des mesures (Wilhelm et McMaster, 1995).
La température, l'intensité de la lumière, la durée du jour, la nutrition et l'humidité
sont des facteurs environnementaux qui influent sur le phyllochrone du riz en plus de la
nature génétique (Ellis et al., 1993; Nemoto et al. 1995; Wilhelm et McMaster, 1995). Le
phyllochrone diminuerait avec la température, l'intensité lumineuse et la nutrition, par
contre augmenterait avec la densité (Nemoto et al., 1995). Slafer et Rawson (1994) ont
trouvé des résultats similaires sur le blé pour ce qui concerne les effets de la température.
c). Modèle de développement de Malvoisin (Malvoisin, 1984; Rickman et
Klepper. 1995)
Malvoisin (1984) a mis en évidence, sur blé, des relations entre l'activité de
croissance sous-apicale et une activité organogenèse apicale. Selon cet auteur, une plante
est composée d'un empilement d'organes; chaque organe suit un programme
morphogénétique propre et c'est un jeu de corrélations, lui-même en mouvance, qui assure
à l'ensemble un mouvement intégré (Fig. 3). Le parcours du semis à l'épiaison peut être
scindé en 3 périodes:
ère
.la <<période juvénile» (S-Al) qui correspond à la 1
période au rythme d'initiation
lent (du semis à l'apparition des premières ébauches d'entre-noeuds). C'est pendant cette
période que se créent les phythomères végétatifs (3 phytomères sont cependant déjà
présents dans l'embryon);
.la <<période transitoire» (AI-C) au rythme d'initiation rapide qui se termine par
l'initiation du dernier phytomère, correspondant au futur épillet terminal. Elle correspond à
la mise en place des phytomères floraux qui forment l'épi (tallage herbacé de la plante).
1
.la <<période florale» (C-E) ou chaque bourgeon évolue «floralement» jusqu'à la
1
fécondation.
1
3 informations sont utilisées pour tracer la courbe de la Fig. 3: (1). la valeur du
phyl1ochrone en d.j, (2). la date de semis (S) et les dates d'apparition des stades Al
1
(premières ébauches d'entre-noeud), C (épillet terminal) et E (épiaison) permettant de .
scinder le parcours en 3 périodes: juvénile (S-Al), transitoire (Al-C), florale (C-E). (3), le
1
1
~'=,J4,C~i.&="i
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1
__
X_d_•.".,
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l

---

Cl2
E
Nombre
phytomères
li
Y
30
Stade
foliaIre
20
ry} . \\0
At~
Yi
la
période juvénile
lpériode transition;
périOd
florale
xt
x2
1000
x3
Somme tempo moy. Joum
o
(oC)
DEC. ~ FEV. l MARS 1 AVRIL
1--..o._M:..:..:.
. ..:....:A....:....I
JJ...,;oJ:-U_I_N
Tem~' calendaire
Figure 3: Présentation schématique d'un parcours semis-épiaison.
Tliermoclirolle (pllyllocllrone) == lib
Nombre defeuilles sous population majoritaire == YI
Dates apparition stades
Al == xl (apparition des premières ébauches d'entre-noeud)
Cl2 == x2 (3 ébauches d'antllère sur la 1ère fleur' du 1er étage).
E
== xl (épiaison)
(d'aprés Malvoisin, 1984).

---

32
Synthèse bibliographique
nombre final de feuilles. On peut résumer les 3 stades en phase végétative (phase juvénile)
et en phase reproductive (phase transitoire + phase florale).
dl. Modèle de développement du riz (Yoshida, 1981; Vergara et Chang, 1985)
Le modèle précédent peut s'appliquer au riz avec une phase végétative, une phase
reproductive. Roberts et Summerfield (1987) ont divisé la période qui va du semis à la
floraison en 3 phases: la phase pré-inductive, inductive et post-inductive. Les plantes sont
sensibles à la photopériode seulement au cours de la phase inductive. Vergara~t Chang
(1985) décrivent la phase pré-inductive comme étant la phase végétative de base, en
anglais «basic végétative phase» (B VP), et la phase inductive comme étant la phase de
sensibilité à la photopériode ou «photoperiod-sensitive phase» (PSP). Ces 2 terminologies
sont largement utilisées pour décrire la réponse du riz à la photopériode (Chang et al.,
1969; Chang et Li, 1979; Fernandez et al., 1980; Angus et al., 1980; Yoshida, 1981
Vergara et Chang, 1985, Yin, 1996). La B VP et la PSP constitue la phase végétative et la
phase post-inductive correspond à la phase reproductive (Fig. 4).
La transition de la B VP à la PSP peut être rapide chez le riz. La durée de cette
transition peut être estimée à partir de la réponse de plantes exposées à des photopériodes
inductives à plusieurs dates après le semis (Mimoto et al., 1989; Yin, 1996). La PSP prend
fin à l'initiation de la panicule et la période comprise entre l'initiation paniculaire et la
floraison est constante, la longueur de la BVP d'un cultivar est déterminée en retranchant
35 jours du nombre de jours séparant le semis à la floraison sous une photopériode
optimale (Chang et al., 1969; Yoshida, 1981; Vergara et Chang, 1985). Elle varie
beaucoup avec les cultivars et serait plus longue chez les cultivars appartenant au groupe
indica que chez les cultivars du groupe japonica (Yin, 1996). Selon Mimoto et a!., (1989)
le nombre de feuill e à la fin de la B VP varie peu sous l'effet de la température pour une
variété donnée.
La PSP va de la fin de la BVP au début de l'initiation de la panicule. Cette dernière
débute 35 jours environ avant l'épiaison (Yoshida, 1981); Les coupes histologiques ont
permis d'identifier la fin de la BVP qui correspondrait au début de l'élongation de la 4ème
feuille à partir du sommet de la tige. Selon Nemoto et al., (1995) le développement de
l'inflorescence chez le riz est coordonné avec l'émergence des feuilles de la manière
suivante:
1. L'initiation des bractées est corrélée avec la formation de la 3ème feuille sous la
feuille paniculaire.
2. L'initiation des rachis est corrélée avec celle de la i me feuille sous la feuille
paniculaÏI.:e.

---

Synthèse bibliographique
33
NtF-4
FP=nbre totalfeuilles
Semis
IP
Floraison
Maturité
Epiaison
I
~
.I
I
~I
I
BVP
Fin PSP
35 jours
30-35 jours
BVP
< PH A SE V E G E T A T 1 V E ><P. REPRODUCTNE><
PHASE DE MATURATION
>
<--------------- V A RIA B L E-------><------------------- 1\\1 0 i fi S Var i a b 1 e ----------------------->
Fig. 4: Rappel de la phénologie du riz (adapté par Yoshida, 1981; Vergara et Chang, 1985)
3. L'initiation des pièces florales est corrélée avec celle de la feuille en dessous de
la feuille paniculaire.
4. La méiose se produit quand la feuille panicualire est entièrement déroulée.
En résumé, nous pouvons dire que la BVP correspond au cycle semis-floraison le
plus court diminué de 35 jours (représentant la durée «initiation paniculaire-floraison»). Le
nombre de feuilles sur la tige principale à la fin de la BVP étant pratiquement stable (Yin,
1996); le nombre de feuilles à la fin de la BVP serait équivalent au nombre total de feuilles
sur la tiges principale - 4 feuilles pour le cycle le plus court. Pour les mêmes périodes, l'IP
va correspondre au nombre total de feuilles - 3 feuilles.
2-2.
EFFETS
DE
LA
TEMPERATURE
ET
DE
LA
PHOTOPERIODE SUR LE DEVELOPPEMENT
La vitesse de développement d'une culture gouverne la durée de la phase
végétative, laquelle détermine la durée de la phase reproductive et a souvent des effets
importants sur le cycle. Réamur, dès 1735, suggérait que la durée d'un état de
développement serait liée à la température et pouvait être prédite par l'utilisation des
sommes de températures moyennes journalières de l'air (Wang, 1960).
2-2-1. Développement et température
Le riz est une plante thermophile adaptée aux régions tropicales humides. La
riziculture a pris pied dans des environnements thermiques d'une remarquable diversité:
zone tempérée, régions tropicales de haute altitudes, zones tropicales et subtropicales
semi-arides. Dans le milieu Sahélien, l'amplitude des variations diurnes et saisonnières de

---

34
Synthèse bibliographique
i
la température entrave l'établissement des plants et la croissance végétative, réduit la
fertilité, retarde la maturation du riz (Dingkuhn et Miézan, 1992).
Le développement d'une culture est d'abord affecté par la température et peut être
modifié par d'autres facteurs comme la photopériode. Tous les auteurs s'accordent sur la
nécessité de tenir compte de l'effet de la température sur le taux de développement.
Certains auteurs s'en tiennent à la moyenne de la température journalière (Chang et
Vergara, 1971, Stewart et Langfield, 1971), d'autres privilégient la température diurne
(Roberts et Summerfield, 1987; IRRI, 1977). D'autres encore tiennent à souligner
l'importance des températures diurnes et nocturnes (Robertson, 1968; Coligado et Brown,
1975; Yin, 1996).
L'utilisation de la régression linéaire du taux de développement sur la température
moyenne permet de déterminer les constantes spécifiques génotypiques (Summerfield et
al., 1992).
Cette relation linéaire est à la base du raisonnement qui a conduit à l'utilisation, des
sommes de température pour caractériser les parcours de développement entre différents
stades (Durand et al., (1982) cités par Bonhomme, (1992).). Mais il faut signaler que cette
relation peut aussi être de type bilinéaire ou non linéaire (Rickman et Klepper, 1995).
a). Les sommes des températures
Plusieurs synonymes ont été utilisés pour la prédiction de la durée de croissance
des plantes. On peut citer les termes comme 'Degré.jours' (°C.l) ou Growing Degree Days
en anglais (GGD); les 'Unités de chaleur', les 'sommes de chaleur'; les 'unités thermales'
ou 'Thermal Time' (TU en anglais) (Ritchie, 1993). Tous ces termes sont utilisés pour
caractériser les parcours de développement entre les différents stades selon Durant et al.
(1982) cités par Bonhomme, (1992) .. L'approche la plus simple consiste à calculer la
somme des températures moyennes journalières [somme(Tmoy )] pour une phase de
développement donnée, par exemple du semis à l'anthèse (f). L'on parvient à un résultat
identique si l'on prend le produit def(enjours) par la moyenne de T (en OC) sur cette
période, exprimée en degrés-jours (dj). Selon le génotype et la saison ou le site, les unités
1
de chaleur cumulatives peuvent être d'environ 1000 à 3000 dj pour la périodef(Yoshida,
1981).
1
Le concept de 'somme de température' ou de 'thermal time' a souvent été
1
considéré comme la sommation ~-'unités de chaleur mais cette terminologie semble
inappropriée car c'est bien la température qui est mesurée et non la chaleur. Le parcours de
1
1
1
1 .. <hO •• ,"

---

Synthèse bibliographique
35
développèment est calculé comme la somme de la température moyenne journalière au-
dessus d'une température de base (Tbase) donnée (Monteith, 1981). Par ailleurs, les besoins
en TU pour la floraison du riz varient considérablement d'une région à l'autre (IRRI, 1977;
Rice Photothermal Ecology Research Group (RPERG), 1978 cité par Yin, 1996; Yin et al.,
1996a).
b). La température de base
La température de base (Tbase) d'un génotype est la température à laquelle et en
dessous de laquelle il n 'y a pas de progression en direction d'une phase çlu développement
(par exemple l'anthèse). A T
f
moy = Tbaw
s'étendrait infiniment (Dingkuhn et Miézan,
1992).
La température de base chez les plantes non photopériodiques doit être modifiée
pour prendre en compte l'influence de la photopériode sur la température de base chez les
génotypes sensibles. Summerfield et al. (1992) proposent une formule simplifiée qui
consiste à se servir dans l'équation de la réciproque l/f au lieu de f La relation
l/f= a + h x T approche de très près la réalité avec Tbase = -a/h et Tsom = lib.
T som correspond au parcours du développement, les variables a et b sont des
constantes génotypiques.
La T base a toujours été désignée de façon arbitraire dans la plupart des applications
de l'approche du parcours de développement. C'est le cas par exemple du système agricole
canadien le 'Growing Degree Days' où la température de base chez le maïs et le haricot,
deux plantes originaires des latitudes tropicales, est estimée à 10°C Dingkuhn et Miézan,
(1992) signalent une corrélation positive entre Tbase et Tsom pour le riz cultivée en condition
irriguée au Sahel. Une faible Tbase donne lieu à un cycle stable contrairement à une Tbase
élevée. La corrélation est négative entre Tbase et Tsom . Si Tbase est faible, le cycle est stable
et si Tbase est élevée, le cycle est variable.
c). La température optimale
La température optimale (TDpI) est la température à laquelle le taux de
développement vers la floraison est maximal. Elle varie selon les espèces et les stades de
développement et peut être influencée par la photopériode pour un génotype donné (Ellis
et al., 1988).

---

36
Synthèse bibliographique
2-1-2. Développement et photopériode
Il Y a une différence variétale pour le stade végétatif durant lequel les plantules
réagissent à l'effet de la durée du jour. La période où ces plantules sont insensibles à la
photopériode est connue sous le nom de phase juvénile. En fait pour un génotype donné, la
réponse à la photopériode varie avec le nombre de feuilles sur la tige principale (ou brin
maître) au début du traitement photopériodique (Inada, 1993).
Le problème qui concerne l'interaction possible entre les effets de la température et
le photopériodisme est certainement l'aspect le plus complexe ou le moins compris
(Dingkuhn et Miézan, 1992). La sensibilité à la photopériode par contraste avec la
sensibilité thermique, se manifeste après une 'phase végétative de base' (BVP) de longueur
non inductive, soit 10 à 85 jours (Vergara et Chang, 1985) selon les cultivars. Cette phase
'juvénile' où le riz est insensible à la photopériode, est encore appelée phase 'pré-
inductive' (Surnrnerfield et al. 1992). La période de sensibilité à la photopériode se situe
au moment de la différentiation de l'apex. La PSP est le stage de croissance indicatif de la
sensibilité du riz à la photopériode. La PSP varie de 0 à 30 jours chez les cultivars
insensibles à la photopériode et plus de 31 jours chez les sensibles (Vergara et Chang,
1985).
Le riz est sensible à la photopériode; c'est une plante à jours courts. Les traitements
à jours longs peuvent retarder la floraison ou l'empêcher (Vergara et Chang, 1985). Les
cultivars du riz se caractérisent par une forte variabilité pour leur sensivité à la
photopériode. Les Fig. 5a et 5b illustrent cette variation qui va de très sensible à presque
insensible. Le phytochrome est le photorécepteur permettant aux plantes de sentir le début
et la fin d'une photopériode et donc de mesurer la longueur du jour: il s'agit d'un pigment
présent sous deux formes qui absorbent soit le rouge clair soit le rouge lointain (HelIer,
1985).
Sur la base de la B VP et de la PSP la réponse variétale à la photopériode peut être
classée en 4 types de réponse illustrée dans la Fig. 5c. La transition de la BVP à la PSP
n'est pas bien connue; il se peut qu'elle se fasse de façon «brusque» ou de façon graduelle.
La PSP est déterminée en soustrayant le «cycle minimum» d'un cultivar du «cycle
maximum» de ce même cultivar obtenus sous un éclairement de 10 et 16 heures
respectivement (Vergara et Chang, 1985).
La longueur du jour varie de façon rythmique au cours d'une, même année et
suivant la latitude. Dans des loca~~tés situées à la même latitude la longueur du jour au
cours de la campagne agricole peut différer en raison des dates de semis. Dans
l'hémisphère Nord, les jours les plus longs sont en Juin alors que les jours les plus courts

---

a
Pholopériode (h)
Figure 5a: Courbes de réponse de 3 types de cultivars de riz. (d'après Vergara et Chang 1985).
b
PHOTOSENSIBLE
Phase végétative
Reproductive
Maturation
-----

1 ' - - - - - - - - - - - ' - - - - - - - - - - - - - - - 1 Pholopériode de 12 h
B\\'1'
PSP
- - - - - --------~----------------------
Photopériode de 16 h
BVP
PSP
NON PHOTOSENSIBLE
Phase végétative
Reproductive
Maturation
1
1 - - - - 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 Photopériode de 12 h
B\\'1'
PSP
Phase végéta tive
Reproductive
i\\laturation
- - - - - - - 1 - - - - 1 - - - - - - - - - - - ----~------IPhotopériode de 16 h
BVP
PSP
Figure 5b: Phases de croissance et réponses typiques de variétés de riz photosensibles et non photosensibles.
BVP= phase végétative de base. PSP = phase photopériode sensible.
(d'après Vergara et Chang, 1985).
C
- - - - - - - - - - - 1 - - - - - - - -
Norin 20
BVP
PSP
Tainan 3
BVP
PSP
BPI-76
BVP
PSP
Royodo
BVP
PSP
Figure 5c: 4 types de réponse variétale à la photopériode: BVP=phase végétative de base, PSP=phase photopériode
sensible.
(d'après Vergara et Chang, 1985).

---

38
Synthèse bibliographique
sont en Décembre: Cette observation permet de tester l'effet de la photopériode dans un
essai «dates de semis».
Sous les tropiques où le riz peut être cultivé toute l'année en présence d'une
alimentation en eau suffisante, la sensibilité à la photopériode peut être un handicap.
Durant la contre-saison où la durée du jour croît progressivement en début du cycle, les
cultivars photosensibles ne sont pas économiques car ils allongent beaucoup leur cycle.
La première différence dans le développement entre 2 génotypes d'une même
espèce se situe au niveau de la longueur de la phase végétative. Cette variation peut
résulter de la différence génotypique, de la sensibilité à la photopériode. La photopériode
et la température modulent toutes les deux la mise à fleur d'un génotype donné, il est
important de quantifier de la même manière la réponse à chacun de ces facteurs.
Selon (Summerfield et al., 1992) le taux de progression vers la floraison est illustré
par une réponse linéaire plane:
1/f = a + b T + cP
T est la température moyenne journalière en oC,
P est la photopériode en heures par jour (h.j-1) et
a, b et c sont des constantes spécifiques au génotype.
c ayant une valeur négative chez les jours courts comme le riz; c est positif chez les
plantes à jours longs et b est toujours positif; on peut noter que la photopériode critique et
la température sont inversement proportionnelles, autrement quand la température
augmente, la photopériode critique diminue (Summerfield et al., 1992).
Cette équation, modèle additif photothermal peut être appliquée aux plantes de
jours courts comme aux plantes de jours longs Q'J"diaye, 1995).
2-3.
DIFFÉRENTS TYPES DE MODÈLES DE SIMULATION DU
DEVELOPPEMENT
Le modèle de simulation (ou modèle de fonctionnement) d'une culture est un
ensemble de relations mathématiques qui permet de rendre compte, de façon simplifiée, du
fonctionnement d'une culture dans un milieu donné. Il comporte donc un ensemble de
variables d'entrée (variables climatiques par exemple), de paramètres relatifs aux
différents processus (dont certains dépendent des espèces et des génotypes), et de variables
de sortie (production, consommation de différents éléments).

---

Synthèse bibliographique
39
Nous avions vu plus haut que l'adaptation d'une culture à un environnement
particulier est premièrement déterminée par les réponses de son développement à des
facteurs environnementaux.
Les modéles de simulation de la croissance sont nombreux à être utilisés pour
appuyer la recherche en plein champ et la vulgarisation (Penning de V ries et al., 1989). La
modélisation de la phénologie est aussi importante que la modélisation du taux de
croissance en vue de prédire la productivité. En dehors de ce besoin apparent, une bonne
prédiction sous diverses conditions environnementales reste un problème pour les
modélistes (Yin, 1996).
Les chercheurs ont quantifié le développement de la plante en réponse à la
température il y'a plus de 200 ans (Yoshida, 1981). C'est Réamur qui est à l'origine de
l'utilisation du concept d'unité thermique (TU) pour prédire le développement d'une
plante depuis 1735 (Chang et Vergara, 1985). Ce concept suppose que les plants ont
besoin d'une somme de températures fixe pour compléter une phase de développement.
Cette affirmation implique que le taux de développement (DR) exprimé par l'inverse de la
durée en jours à une phase donnée est une fonction linéaire de la température (Ellis et al.
. 1990).
Plusieurs auteurs ont fait appel à ce type de modèle pour prédire la floraison de
plusieurs cultures, (Bonhomme et a!., 1994, Ritchie et a!., 1987, Penning de Vries et al.,
(1989). Cette méthode est mieux adaptée aux cultivars précoces qu'aux tardifs (Yin,
1996). Ces modèles ont pour nom CERES de Ritchie et a!., (1987), MACROS de Penning
de Vries et a!., (1989), etc ...
Cette approche a été enrichie par l'apport de la photopériode [Nuttsonson (1948);
Roberts et Struckmeyer (1938)] cités par Yin, (1996). Selon ces auteurs, en multipliant le
nombre d'unités photothermiques (PTU) par la moyenne de la durée de la longueur du jour
durant la période d'observation permet d'obtenir une valeur plus constante d'une station à
l'autre que si l'on s'était contenté seulement des TU. Bien que ces 2 méthodes soient
attractives (TU et PTU) en raison de leur simplicité, elles sont fondées sur des bases
empiriques et non physiologiques. En plus, la relation entre le DR et la température ou la
photopériode peut ne pas être linéaire (Franquin, 1974; Angus et Zandstra, 1980; Yoshida,
1981; Rickman et Klepper, 1995; Vaksmann et al. 1996; Yin, 1996).
Le i me type de modèle développé est basé sur une relation non linéaire [Ferguson
(1958); Angus et Zandstra (1980), Borie (1994); Loomis et Connor (1992)]. Robertson
(1968) utilise une équation quadratique pour décrire les effets non linéaires de la
température et de la photopériode sur le DR du blé (Triticum aestivum L.). Ce dernier est

---

,
40
Synthèse bibliographique
!
le seul à avoir tenu compte séparément de la température nocturne et diurne. Coligado et
Brown (1975) considèrent les températures diurnes comme une variable séparée du
modèle de développement chez le maïs. Toutefois ils affirment que les effets non linéaires
de la température et de la photopériode sur DR sont additifs plutôt que multiplicatifs. Dans
les modèles sommaires élaborés par le Centre de recherche agrobiologique (CABO) des
Pays-Bas, l'on suppose une réponse non linéaire du taux de développement à la
température moyenne (Dingkuhn et Miézan, 1992).
Summerfield et al., (1987) et Summerfield et al., (1991) présentent une philosophie
diffé.rente sur la modélisation des effets de la température et de la photopériode sur le DR.
Ils affirment (sur la base d'une gamme variable d'environnements) que ce sont les
températures moyennes journalières qui contrôleraient le développement des plantes
jusqu'à la floraison plutôt que l'effet spécifique de la température diurne ou de la
température nocturne. Ils indiquent que si les données en jours pour la floraison étaient
transformées en taux de développement, c'est à dire l'inverse du nombre de jours pour la
floraison, les effets de la température et de la photopériode sur le développement
deviennent linéaires et non interactifs (dans la fourchette de températures comprises entre
la Tbase et la Topl). Ce modèle additif s'est montré utile pour prédire la date de floraison
chez plusieurs plantes annuelles (Summerfield et al., 1992; Ellis et al., 1994).
Au Sahel, la variation du cycle végétatif du riz irrigué pose de sérieux problèmes
d'organisation en vue de l'intensification de la culture. Les effets phototermiques sur la
phénologie ont été analysés en vue de la mise au point d'outils de simulation utilisables en
amélioration des plantes et en systèmes de culture: c'est le modèle RIDEV basé sur les
concepts de la somme des unités thermales et la réponse linéaire du taux de
développement avec un niveau de réponse supérieur (Topl) et un niveau inférieur (Tbase)
(Dingkuhn et Miézan, 1995; Dingkuhn et al., 1995). Le photopériodisme est modélisé à
partir d'une pente (CPP) et la BVP. Le photopériodisme et le choc de repiquage agissant
comme des facteurs modifiant les besoins en unité de chaleur (Tsom ), ils auront de ce fait,
des effets importants sur le cycle avec les basses températures qu'avec les températures
élevées.
Tbase, TOPI, l'som. CPP et EVP sont considérées comme des constantes génotypiques et
sont calibrées par optimisation. Les données de températures journalières pour le modèle
correspondent à la température «physiologique» (Tphys) au niveau du point de croissance.
Tphys dépend de la submersion du point de l'apex, des données de la température de l'eau,
de la température diurne. Les températures diurnes en dehors de la frange comprise entre
Tbase et Topt ne sont pas considérées.
.1

---

Synthèse bibliographique
41
La-température moyenne de l'eau est inférieure à celle de l'air, particulièrement:
lorsque les indices foliaires sont forts et les jours où l'air est très sec. L'importance de la
température de l'eau dans le rythme de développement n'est prise en compte dans aucun
des modèles de croissance de riz existants, pourtant le point de croissance du riz irrigué se
trouve submerger jusqu'au moment de l'élongation de l'entre-noeud (Dingkuhn et Miézan,
1992). Lorsque les amplitudes thermiques sont fortes ou lorsque la durée du jour est
courte, la température moyenne de l'air est proche du minimum que du maximum. Les
températures minimales en dessous de 18 oC à la montaison entraînent une stérilité
presque t9tale et un retard de l'épiaison. L'Annexe III illustre le diagramme du modèle
RlDEV.
L'utilisation de ce modèle a permis de se rendre compte que certaines constantes
photothermiques sont associées à des comportements agronomiques liés aux saisons:
les types précoces avec une faible plasticité (cycle très variable) ont un bon
comportement en contre saison et les cycles moyens
avec une faible plasticité en
hivernage. Les types précoces avec une bonne plasticité (cycle peu variable) ont un bon
comportement pour les 2 saisons. Ce modèle a permis de mettre à la disposition du
personnel d'encadrement un instrument remplissant 3 rôles essentiels:
a) prédire la phénologie et le cycle végétatif pour n'importe quel cultivar de riz, la
date de mise en place de la culture et le site;
b) donner la probabilité de la stérilité paniculaire (cause majeure de la variation des
rendements) occasionnée soit par le froid ou la chaleur;
c) suggérer un calendrier cultural agronomiquement approprié basé sur les
technologies disponibles sur place.
Les constantes photothermiques ainsi identifiées permettent une bonne
caractérisation du matériel génétique mais elles ont l'inconvénient de nécessiter des
dispositifs d'étude difficilement applicables en sélection: semis tous les mois pendant 12
mois de tous les génotypes étudiés d'une part et d'autre part de poursuivre les observations
jusqu'à la fin du cycle végétatif. Notre étude tout en se plaçant dans la dynamique du
modèle RlDEV se propose d'étudier les réponses thermiques exactes pour les différents
processus et stages de développement en vue d'identifier des paramètres pour le criblage
variétal et l'amélioration variétale qui ne nécessite pas un cycle entier de culture.

---

42
Synthèse bibliographique
2-4 -
SITUATION VARIÉTALE DE LA RIZICULTURE IRRIGUÉE
AU SAHEL
2-4-1. Le milieu
Le Sahel est souvent appréhendé sous l'angle des frontières politiques. A cet égard,
le CILSS (Comité Inter-Etats de Lutte contre la Sécheresse au Sahel) regroupe neuf pays
dont l'agriculture est exposée au déficit hydrique: Burkina Faso, Cap-Vert, Gambie,
Guinée-Bissau, Mali, Mauritanie, Niger, Sénégal et Tchad (CILSS, 1991). Plusieurs pays
(en majorité non francophone) ayant un environnement sahélien n'en sont pas membres:
Nigeria et Cameroun (qui englobent une portion du bassin du lac Tchad), Soudan, Ethiopie
et Somalie (Dingkuhn et Miézan, 1992).
D'un point de vue agro-écologique, le Sahel, zone de transition entre le désert du
Sahara et la savane guinéenne, comprend des savanes soudaniennes et des savanes
herbeuses (Buddenhagen, 1978). Il se caractérise par un régime pluviométrique
monomodal, avec des maximums en Août (Sivakumar et al., 1984 et 1987). La hauteur
annuelle des précipitations se situe entre 100 et 800 mm, ce qui ne suffit pas pour la
riziculture pluviale qui est impossible ou des plus aléatoires.
Avant la colonisation on pouvait recenser dans ces régions 4 types de riziculture
aquatique correspondant à 4 types variétaux (IRAT, 1967):
1- Les variétés dressées précoces de culture inondée surtout cultivées sur les
bordures des vallées inondées. Le caractère hydromorphe est dû aux crues et à
l'accumulation des eaux de ruissellement. En général 1'inondation est de courte durée.
2- Les variétés dressées de saison, cultivées dans des zones topographiquement
plus basses que celles des variétés précédentes. Elles sont soumises à des lames d'eau de
50 à 80 cm. L'on y rencontre les espèces O. sativa du groupe indica et O. glaberrima.
3- Les variétés dressées tardives sont surtout adaptées aux régimes hydriques des
rivières. Elles sont fortement photosensibles, de paille très haute. Les espèces sont
identiques à celles des variétés dressées de saison.
4- Les variétés flottantes dont la croissance est capable de suivre la crue et de rester
émergées malgré les lames d'eau impressionnantes (3 m) par élongation des entre-noeuds;
contrairement aux séries précédentes, nous avons la prédominance de l'espèce O.
glaberrima.

---

Synthèse bibliographique
43
Les paysans utilisaient surtout les cultivars appartenant à l'espèce O. glaberrima.
Les premiers sativa qui ont fait leur apparition dans la région soudanienne ont reçu le nom
de «Kounsourou» en bambara ce qui veut dire «qui courbe la tête» en désignant la
panicule retombante chez O. sativa par opposition à la panicule dressée de l'espèce O.
glaberrima (Sié, 1991). Le semis était effectué à la volée sans apport d'engrais. Le
désherbage était effectué à la demande.
2-4-2. La riziculture irriguée au Sahel
La riziculture irriguée, à la différence des autres types de riziculture en Afrique de
l'Ouest, est d'origine plus récente. Elle a été introduite au Sahel pendant les périodes de la
colonisation. Selon Carpenter (1978) il faut attendre 1920 pour voir le développement de
la riziculture irriguée en Afrique.
Dans les années soixante, les paysans utilisaient pour la plupart des cultivars
photosensibles à paille longue, donnant de faibles rendements comme Ségadis (origine
Indonésie, 135 j), H 15-23 DA (Sénégal, 145 j), D52/57 (Guyanne, 150j), D9/9, L5-26,
Gambiaka Kokum (155 j), BH2 ou IRAT 14 (165 j), DK3 (165 j) toutes du Mali. (Sié et
Miézan,1995)
La sécheresse des années 70 a contraint la plupart des pays du Sahel à développer
l'irrigation en vue d'intensification de la culture. Ainsi des aménagements ont vu le jour et
confiés en gestion à des sociétés de Développement comme l'Office du Niger au Mali, la
SAED (Société d'Aménagement et d'Exploitation du Delta) au Sénégal, la SONADER
(Société Nationale de Développement Rural) en Mauritanie, l'ONAHA (Office National
des Aménagements hydro-agricoles) au Niger, la Vallée du Kou au Burkina, les Casiers de
Bongor et Polders du Lac au Tchad et la SEMRY (Société d'Expansion et de
Modernisation de la Riziculture de Yagoua) au Nord Cameroun. Toutes ces sociétés ont
joué un rôle important en matière de recherche appliquée ce qui a permis d'obtenir des
résultats très appréciables tels que l'introduction de la houe rotative chinoise et du
repiquage (Vallée du Kou), et l'introduction de la double culture (Niger, Vallée du Kou)
etc ... (Sié et Miézan, 1995).
Cette époque est marquée par la diffusion progressive de variétés à paille courte,
suite à l'amélioration hydrique en vue d'intensification de la culture; ce sont par exemple:
IR 8, l Kong Pao, Taïchung Native 1 (TN1), IR269, Jaya (Touré, 1978; Traoré, 1978).
Les paysans Sahéliens ont progressivement abandonné les cultivars photosensibles,
à paille haute et à faible rendement au profit des variétés améliorées à paille courte suite, à

---

44
Synthèse bibliographique
l'amélioration de l'alimentation hydrique qui ouvrait la perspective d'une intensification
de la riziculture.
L'intensification de la riziculture avec la pratique de la double campagne comme
composante principale apparaît comme étant une alternative pour rentabiliser les
aménagements hydro-agricoles et augmenter la production. La double riziculture paraît
être un objectif commun à tous les paysans qui pratiquent la riziculture irriguée au Sahel.
Une des contraintes majeures de ce système de culture est le facteur climatique (Sié et
Miézan, 1995).
Les réce~ts travaux effectués par l'ADRAO, dans le domaine de la caractérisation
de l'environnement sahélien, ont permis d'identifier un certain nombre de paramètres dont
des constantes thermiques et photopériodiques ainsi que la durée de la phase végétative de
base, pouvant déterminer le cycle des variétés en fonction des variations de
l'environnement thermique Sahélien. Se basant sur des études éco-physiologiques, cette
approche permet de faire des prédictions de manière assez précise sur le cycle des variétés
et la stérilité. (Sié et Miézan, 1995)
2-4-3. Les contraintes thermiques
Les contraintes à la production rizicoles liées à la température sont avant tout un
problème de nature biologique, appelant des recherches en physiologie et en amélioration
variétale. L'utilisation de méthodes agronomiques seules n'est vraiment pas à même d'y
remédier, car l'environnement thermique se situe en dehors de la sphère sur laquelle le
paysan peut agir. Même les stratégies d'échappement (décalage des calendriers culturaux)
requièrent des variétés dont le cycle est adapté à l'environnement cible. Les effets de la
température sur le riz dépendent de la nature du facteur causal (ex., chaleur, froid,
amplitude des variations de température, etc ...), de l'organe touché dans la plante (racine,
tige, feuilles, inflorescences), et du stade de développement auquel la plante est affectée
Hsin-Hsiung-Chang et al., 1974a et b; Kaimori et Takahashi, 1985; Pasquinettip et al.
1984). La distinction entre les stades de développement du riz est d'une très grande
importance pour le sélectionneur; dans un environnement comme celui du Sahel, c'est
exclusivement l'une ou l'autre phase de développement (phase végétative ou phase
reproductive) qui sera affectée par le froid ou par la chaleur. D'autre part la tolérance au
froid en phase végétative n'est pas toujours liée, ni physiologiquement, ni génétiquement à
la tolérance en phase reproductive (Nanda et Seshu, 1979).
L'environnement thermique en contre-saison sèche présente des amplitudes de
température diurnes très fortes, allant de températures minimales d'environ 10c C en début
de saison à des températures maximales supérieures à 40c C en fin de saison; le froid
constitue la contrainte essentielle, en ce sens qu'il affecte le cycle végétatif et la fertilité
paniculaire du riz; soit il allonge de façon considérable le cycle des variétés de riz semées

---

Synthèse bibliographique
45
i
en contre-·saison, soit il provoque une stérilité paniculaire très importante chez des variét6s.
de riz semées tardivement en hivernage. Dans des expérimentations conduites à Ndiaye au
Sénégal en 1991 et 1992, Dingkuhn et aL, (1995) ont observé une stérilité paniculaire
pouvant atteindre 100 % pour les semis compris entre Octobre et Décembre. Cette stérilité
est provoquée par des températures minimales en dessous de 18 OC à la montaison (Fig. 6).
La création de variétés à cycle court et "tolérantes" au froid a constitué jusqu'à
présent la stratégie principale utilisée par les sélectionneurs pour contribuer à résoudre le
problème de la double riziculture au Sahel (Dingkuhn et Miézan, 1991 ; Godderis, 1987).
Des travaux pour l'amélioration variétale du riz à la tolérance au froid sont toujours
activement menés partout dans le monde, en particulier en Corée, au Japon, aux- Etats-Unis
et à l'IRRI aux Philippines (Dingkuhn et Miézan, 1992). Au Sahel où ce genre de travail a
été mené de façon plus timide et beaucoup moins organisée (Godderis, 1987; Dingkuhn,
1992), il faut cependant reconnaître que dans les relations entre la plante et son
environnement thermique, les facteurs thermiques qui régissent le développement du
riz,doivent être considérés comme des critères de sélection au moins aussi importants que
la tolérance métabolique au stress de température (Dingkuhn et Miézan, 1992).
Dans le cas du riz, chaque variété est caractérisée par une température minimale ou
Tbase en dessous de laquelle le développement est nul; une température optimale ou Topt au-
delà de laquelle le taux de développement demeure maximal et constant; une valeur
cumulative d'unités de chaleur ou Tsom nécessaire à la plante pour parvenir au stade de la
floraison. (Sié et Miézan, 1995)
Les travaux effectués par l'ADRAO sur les bases physiologiques et écologiques des
durées de cycle des variétés de riz dans le Sahel, en fonction des variations de
l'environnement photothermique, montrent que les estimations fiables des constantes
thermiques nécessitent la considération du microclimat sous le couvert végétal, en
particulier la température de l'eau d'irrigation. Le modèle élaboré à cet effet a permis, à
partir d'expérimentations au champ et par simulation, de déterminer les constantes
thermiques T base, Top! et Tsom- Ces dernières associées à la constante photopériodique CPP
et à la phase végétative de base BVP, permettent de faire des prévisions assez précises
2
(r >0.95) de la durée de cycle de variétés de riz en condition irriguée, en fonction des
conditions climatiques au Sahel (ADRAO, 1992 ; ADRAO, 1993 ; Dingkuhn et al., 1995).
Près d'une cinquantaine de génotypes d'origines diverses et à des stades très avancés de
sélection sous climat sahélien, ont été ainsi caractérisés par l'ADRAO pour leurs réactions
aux variations de l'environnement photothermique à la station de Ndiaye (delta du fleuve
Sénégal). Une analyse en composantes principales (ACP) avec comme variables actives
les constantes photothermiques T base, Tope, Tsom, B VP et CPP, et des caractères
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Date de semis
ra mini à la montaison
Figure 6: (a) épillets stériles exprimés en pourcentage du nombre total d'épillets selon la date de semis chez 4 cultivars
de riz repiqués; semis tous les mois en 1991 et 1992. (b) relation entre la stérilité des épillets et la température
moyenne et minimum de l'air observée entre la montaison et l'épiaison; cette valeur est individuellement déterminée
pour chaque cultivar et chaque date. Ndiaye, Sénégal, 1991 et 1992. (d'après Dingkuhn et aL, 1995).

---

Synthèse bibliographique
47
agronomiques tels que le cycle, la hauteur, le tallage et le rendement a permis d'obtenir un
regroupement des variétés en fonction de leurs adaptations aux différentes saisons (Fig. 7).
les cultivars de «type 1» sont adaptés spécifiquement à la contre-saison chaude. Ce
type regroupe les cultivars précoces avec une Topt et Tsom basses et une Tbase élevée humide
(cadran supérieur gauche du plan de l' ACP). Ils possèdent une meilleure stabilité du
rendement mais leur cycle est très variable en saison humide.
Les cultivars de «type II>>. 2 groupes ont été identifiés (Sié et Miézan, 1995):
IIa: cultiv:ars de cycle moyen avec une Topt et Tsom élevées et une Tbase faible.
La stabilité de leur cycle permet de les cultiver dans les 2 campagnes (cadran inférieur
droit du plan de l' ACP).
IIb: cultivars de cycle moyen avec une Topt et Tsom faibles et une Tbase
élevée. L'allongement excessif de leur cycle permet leur culture exclusivement en saison
humide (cadran supérieur droit du plan de l'ACP).
Les cultivars de «type III» sont adaptés aux deux saisons (contre-saison et saison
humide). Ces cultivars ont une Topt et Tsom élevées et une Tbase faible; ils possèdent un cycle
très stable humide (cadran inférieur gauche du plan de l' ACP).
Les constantes thermiques, en particulier Tbase, T opt et Tsom pourraient donc
permettre de créer ou d'identifier des variétés pour leur adaptation aux différentes saisons
en riziculture irriguée au Sahel (ADRAO, 1993; Dingkuhn et Miézan, 1995; Sié et
Miézan, 1995).
La variabilité de la durée du cycle est la contrainte majeure pour la double culture
du riz dans un environnement thermiquement aussi variable que le Sahel (Dingkuhn,
1995). Une estimation précise de ce cycle a une très grande importance au Sahel afin
d'éviter la stérilité paniculaire due soit à l'effet du froid ou à celui de la chaleur. Cela
pourrait accroître l'opportunité pour la double culture comme la culture de 2 cycles de riz
par an; néanmoins, éviter les températures extrêmes basses ou élevées entre la montaison
et l'épiaison nécessite un «planning» rigoureux et laisse très peu de flexibilité aux paysans
pour la récolte et la préparation du sol. Dans la pratique, seul 10 % des superficies en
riziculture irriguée au Sahel connaissent la double culture. L'objectif de la présente étude
est d'identifier les stades phénologiques les plus sensibles sur le plan photothermiques. Il
s'agit de décomposer le cycle du riz en vue de montrer la variabilité génétique en utilisant
les constantes thermiques dans un programme d'amélioration variétale pour identifier des
cultivars adaptés adifférents systèmes de production de riz irrigué au Sahel.

---

T base
8W 293
[!J
~ ITA 306
(~
IR '"11785
BG 90-2
8
axe 1
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®IKP
@IR 1324C
Jaya
[!]
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0
IR 64
axe 2
o Groupe 1 = précoce
type 1= adaptée a la contre saison
o Groupe 2 =cycle moyen
type Il == adaptée à la ~aisor. humide
tjpe 111 == adaptée à (a double campagne
symboles clairs =type non défini
Figure 7: Projection de groupes variétaux sur le plan defini par les premiers axes d'une ACP réalisée
1
sur 15 individus et 14 variables (D'après Sié et Miezan, 1995).
1
1
1
1

---

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---

50
Matériel et Méthodes

---

Matériel et Méthodes
51
Les expérimentations ont été réalisées de Décembre 1994 à Octobre 1995 et de
Décembre 1995 à Novembre 1996. Les champs expérimentaux étaient sur la Station de
Recherche ADRAO/Sahel de Ndiaye au Sénégal (l6°l4'N ; l6°l4'W). Le climat sur le
site expérimental est caractérisé par une saison humide (environ 200 mm de pluie) de
Juillet à Septembre, une saison sèche froide d'Octobre à Février et une saison sèche
chaude de Mars à Juin. Les hybridations ont été effectuées sur des plantes cultivées dans le
casier rizicole de la Station principale de l'ADRAü à Mbé en Côte d'Ivoire.
Trois expérimentations ont été conduites durant la contre saison sèche jusqu'au
début de l'hivernage afin de réunir les conditions de bass.es températures en cOI).tre-saison
froide (CSF) et de hautes températures en contre-saison chaude (CSC):
«l'Expérimentation 1» comportait Il dates de semis à 15 jours d'intervalle du 16
janvier 1995 (date 1) au 16 Juin 1995 (date Il).
«L'Expérimentation II>> est une répétition en 1996 de «l'expérimentation 1» pour 9
dates de semis à 15 jours d'intervalle à partir du 15 Décembre 1995 (date 1) au 1er Juillet
1996 (date 9).
«L'Expérimentation III» a été réservée aux hybrides Flet leurs parents et comporte
er
14 dates de semis à 15 jours d'intervalle à partir du 15 Décembre 1995 (date 1) au 1
Juillet 1996 (date 14). Le tableau 1 donne les dates de semis et de trempage des 3
expérimentations. La CSF regroupe les semis de Dl, D2 et D3. La CSC regroupe les semis
de D5, D6 et D7 et l'hivernage (HIV) les semis de D9, DIO et Dl!.
3. 1. Le matériel végétal
Il est constitué de 18 variétés, comprenant en majorité des génotypes sélectionnés à
partir du gennplasm déjà caractérisé ou en cours de caractérisation par l'ADRAO. Ces
caractérisations portent aussi bien sur leurs potentialités agronomiques essentielles dont le
rendement, que sur les constantes thenniques, de façon à ce que chacun des trois types (l,
II et III) soit représenté. Panni les génotypes, Il sont effectivement vulgarisés dans les
Pays du Sahel, 17 appartiennent à 0. sativa indica et une à 0. sativa japonica. La liste des
cultivars et leur origine sont donnés dans le tableau 2. Trois témoins: IR 64, l Kong Pao et
Jaya ont été répétés 4 fois pour chaque date. Ces variétés ont été retenues en raison de
l'importance de travaux qui leur sont consacrés.

---

Tableau 1: Dates 4e trempage
Dates de semis (Exp.l, Il et III)
Expérimentation 1
Expérimentation II
Expérimentation III
Date Trempage
semis
Date Trempage
semis
Date Trempage
semis
DI
11/12/1995
15/12/1995 Dl
11/12/1995
15/12/1995
02
28/12/1995
02/01/1996
10/0111995 "15/01/1995 02
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15/01/1996
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25/02/1995
01/03/1995
06
26/02/1996
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08
28/04/1995
02/05/199507
28/04/1996
03/05/1996 010
29/04/1996
03/05/1996
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09
27/06/1996
01/07/1996014
28/06/1996
01/07/1996
Regroupements des saisons: CSF,CSC et HIV

---

Tableau 2: Liste des variétés analysées
VARIETES
TYP
PARENTS
ORIGINE
Observations
1
IR 8*
Il
Peta 1 Dee-geo-woo-gen
Philippines
2
BG 90-2-(M)*
II
Peta * 3 Il TNI 1 Kimadja
Bengladesh
3
Jaya*
II
TNI/T 141
Inde
P
4
IR 1529-680-3*
II
IR305-3-17- 1-3 /IR 661 - 1-140-3
Philippines
5
IR 64*
III
IR 5657-33-2-l/IR 2061-465- 1-5-5
Philippine~
P
6
IR 13240- 108-2-2-3*
III
IR Bos 1 Babawee Il IR 36
Philippines
7
IR 32 XUAN-5-C
III
IR 579-48- 1-21 IR 747B2-6-3
Philippines
8
IR 29725-40-3-2-3
1
IR 19661- 13 1- 1-2 1IR9 129-209-2-2-2- 1
Philippines
P
9
IR 31785-58- 1-2-3
III
IR 10154-88-1-1 1 IR 13240-10-1 1 IR 9828-41-2-1
Philippines
10
1 Kong Pao*
III
DGWGITaII Indica
Taiwan
11
ITA 306*
Il
TOX 496-3696 1TOX 711 -Bg 6812
Nigéria
12
IR 4630-22-2
Il
Pelita 1- 1 IPokkali 1IR 2061-464-2 1IR 1820-52-2
Philippines
P
13
BW 293-2*
II
IR 2071-586 1 Bg 401
Sri Lanka
14
IR 42
II
IR 1561-228-1-2 /IR173711 CR 94-13
Philippines
15
IET 109-73
-
-
Inde
16
ITA 123*
-
Mutant OS 6
Nigéria
17
IR 36
-
IR 1561-228-1-21 IRI73711 CR 94-13
18
4456*
-
-
Inde
P
*: variétes vulgarisées dans des pays du Sahel
P: variétés utilisées comme parent dans les croisements

---

54
Matériel et Méthodes
1
,
!
Compte tenu de la manière dont les constantes thermiques sont déterminées
(modélisation et dérivation mathématique sur la base de plusieurs dates de semis),
l'analyse par des croisements diallèles serait la plus pratique et la plus rapide pour leur
étude génétique. Vingt (20) combinaisons entre 5 parents sélectionnés (pour leur diversité)
ont été effectuées. Les parents et les hybrides FI ont également été semés en
2
microparcelles de 0,5 m (pour la détermination des constantes thermiques) et ont été
maintenus jusqu'à la floraison/maturité. Nous avons obtenu un total de 20 hybrides Flet
de 5 plants autofécondés qui sont comparés à des témoins.
3. 2. Les méthodes
Les données expérimentales sur les durées de cycle ayant servi à la détermination
des constantes thermiques des variétés de riz irrigué par l'ADRAü au Sahel, nécessitent
des semis mensuels au champ, couvrant au moins une année entière. Cela requiert
beaucoup de temps et de ressources. Pour une variété donnée, le nombre total de feuilles
produites par talle est relativement constant (Yoshida, 1981). Le développement peut se
mesurer par l'apparition séquentielle des feuilles; les données sur l'apparition des feuilles
ont été utilisées pour la détermination des constantes thermiques, tout en essayant de
réduire dans la mesure du possible le nombre de dates de semis. En effet, la vitesse
d'apparition séquentielle des feuilles est le résultat des conditions thermiques au niveau du
point de croissance, sans interférence avec le photopériodisme. Théoriquement donc, la
vitesse d'apparition séquentielle des feuilles observée sous différents environnements
thermiques devrait donner des valeurs de Tbase et de Topl similaires à celles obtenues avec
des données sur la floraison.
L'étude de l'apparition des feuilles a été conduite dans des microparcelles au champ
. Les plantes sont soumises à une submersion continue et les températures minimales et
maximales de l'eau seront mesurées quotidiennement. Les semis ont été effectués tous les
15 jours entre le mois de Janvier (le mois le plus froid) et celui de Juillet (le mois le plus
chaud) (tableau 1).
Pour chaque date, les semences prégermées (trempage durant 24 heures suivi de 72
2
heures d'incubation) sont semées directement sur une mini-parcelle de 1 m • L'écartement
entre les poquets est 0.25 cm ce qui fait un total de 16 poquets par parcelle (PE). Chacune
de ces parcelles étant séparée par une allée de 0.4 m. Chaque date occupe un bloc de 21 m
x3 m.

---

Matériel et Méthodes
55
p~)llr les hybrides FI, en raison de la faible quantité de semences, les parcelles
2
élémentaires ont été ramenées de 1 m à 0.5 m2 avec 4 poquets. Chaque génotype (plantes
FlOU parents) est répété 2 fois.
Une submersion continue est assurée quotidiennement avec une épaisseur de nappe
qui évolue progressivement avec la taille des plants.
Fertilisation: Vingt (20) jours après le semis (JAS) nous avons apporté un engrais
de fond (24 kglha de N et 60 kglha de P sous forme d 'un co~plexe de 18N-46P) et 60
kglha de K (sous forme de KCL).
Pour l'engrais de couverture nous avons apporté 96 kg/ha de N (sous
forme d 'urée) fractionné à 50 % au tallage et 50 % à l'initiation paniculaire.
Le désherbage des parcelles s'est effectué à la demande, de même que les
traitements insecticides (essentiellement à base de deltaméthrine contre les défoliateurs).
Durant le déroulement des 2 essais, aucune maladie n'a été observée.
3.3. Les observations
La température: deux (2) thermomètres mini/maxi sont placés respectivement dans
l'eau d'irrigation et à 50 cm au-dessus de la parcelle. Les températures journalières
maximales et minimales de l'air et de l'eau sont mesurées 2 fois par jour (8 heures et 18
heures). La température moyenne journalière s'obtient par la moyenne de ces mesures.
Durée dujour: la durée astronomique du jour (du levée au coucher du jour) a été
calculée selon Frere et Popov (1979) et est sensé refléter la photopériode.
le phylochrone: tous les jours, nous avons suivi la phénologie des plantes en
repérant l'apparition du bout des feuilles sur la tige principale (ou brin maître). Cette
observation est effectuée sur chacune des 6 plantes que constituent la parcelle élémentaire
(PE) jusqu'à l'apparition de la feuille paniculaire.
A partir des données, nous avons effectué une moyenne de l'écart entre la date de
trempage et l'apparition de chaque feuille sur la tige principale en fonction des dates de
semis (Fig. 8).
Cette durée étant connue, nous pouvons calculer la température moyenne de l'eau
durant cet développement qui est l'apparition d'une feuille donnée n. Le nombre total des

---

_
i
- - - - - - - . . . "
,-..
HIV
-c
(l,j
140
:::
.....
120
CSC
100
80
60
Date- floraison 50 0/0
CSF
O - l - - - - - , - - - - - - - . - - - - - - - , - - - - - - - , - - - - - - - - - - , - - - - - - , - - - - - - - , - - - - - , - - J
o
20
40
60
80
100
120
140
160
Date d'apparition des feuilles Gours après trempage)
Figure 8: Evolution de la date d'apparition des feuilles (symboles pleins) et de la date de
floraison à 50 % (symboles vides) en fonction de la date de semis (date de trempage),
pour 11 dates de semis séquentielles (axe vertical: date de trempage). La date
d'apparition foliaire (symboles pleins) et date de floraison à 50 % (symboles ouverts)
sont exprimés en jours après trempage (abscisse). CSF, contre saison froide; CSC,
contre saison chaude; HIV, hivernage.

---

,.
,
Matériel et Méthodes
57
feuilles pënnet de détenniner la BVP et l'initiation paniculaire. Le nombre de feuilles à la
fin de la B VP est équivalent au nombre total de feuilles sur la tige principale - 4-feuilles
pour le cycle le plus court.
La relation entre le rythme d'apparition des feuilles, la température moyenne de
l'eau d'irrigation et la photopériode fait appel à l'utilisation de la régression linéaire
multiple.
Cycle semis floraison: les observations portent sur le début d'épiaison et floraison,
l'épiaison et la floraison à 50 % (lorsque 50 % des talles d'une variété d'une P E ont
fleuri).
Cycle semis-maturité: lorsque 80 % des grains de l'ensemble des panicules ont la couleur
jaune paille.
L'importance des données manquantes liée à la mauvaise gennination et à la
quantité limitée des semences FI nous a amenés à regrouper les données des répétitions
dans «l'Expérimentation III».
Les programmes de modélisation sont écrits en GW-Basic (Microsoft). Pour les
analyses statistiques nous avons utilisé les logiciels SigmaPlot pour Windows (landel
Scientific) et Statistica.

---

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58
Matériel et Méthodes

---

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60
Résultats et discussions
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---

Résultats et discussions
61
4-1. ETIIDES METHODOLOGIQUES
La variabilité du cycle végétatif du riz est une contrainte majeure pour la double
campagne de cette culture dans des environnements thermiquement variables comme le
Sahel (Dingkuhn, 1995). Une bonne estimation de la durée de la croissance a une grande
importance au Sahel pour éviter la stérilité des épillets occasionnée par le froid ou par la
chaleur. Elle pourrait favoriser les opportunités de la double campagne, c'est à dire, la
pratique de 2 campagnes rizicoles sur la même parcelle; pour que le riziculteur puisse
bénéficier d'une légère flexibilité en .temps pour la récolte et la préparation du sol, un
«planning» méticuleux s'avère nécessaire si l'on veut éviter les températures extrêmement
-
-
basses ou élevées entre la montaison et la floraison. Dans la pnltique, seul 10 % des
surfaces rizicoles sous irrigation au Sahel sont consacrées à la double culture.
Le cycle du riz peut être simulé en utilisant le temps thermique. Cela fait
généralement intervenir la sommation des différences entre la température moyenne
journalière de l'air et la température de base (Tbase). Dans des environnements chauds
comme le Sahel, un seuil supérieur de température (Topt) doit être introduit au-delà duquel
le taux de développement est constant ou régresse. Un stade de croissance spécifique (par
exemple, la floraison) est atteint lorsqu'un certain nombre de degré/jour (Tsom) a été
accumulé. L'effet de la photopériode sur le taux de développement peut être exprimé
comme la modification de la totalité du temps thermique nécessaire (Summerfield et al.,
1992 et Dingkuhn et al., 1995), nécessitant l'extension du concept de temps thermique à
celui de temps photothermal (Ritchie, 1993).
La température efficace pour le développement d'une culture est la température à
laquelle est exposé le méristème apical (Ritchie, 1993), ce qui pour le riz irrigué
correspond à la température de l'eau durant la saison. Toute fois la simulation du
développement du riz en utilisant la température de l'air donne généralement des résultats
satisfaisants dans les régions à faibles fluctuations de la température diurne (Kropff et al.,
1993).
Dans une étude précédente, Dingkuhn et al., (1995) ont développé le modèle
RlDEV, qui prédit la floraison du riz irrigué sur la base de la température de l'eau simulée
qui dépend de la couverture végétale et des paramètres atmosphériques. La calibration du
modèle à partir d'un grand nombre de génotypes a indiqué qu'il serait possible de
déterminer avec une meilleure précision la date de floraison et d'envisager son utilisation
en sélection (Dingkuhn et Miézan, 1995). Le criblage au champ de matériel génétique pour
les constantes photothermiques gouvernant le progrès vers la floraison sous températures
variables est impraticable car nécessitant des observations phénologiques pour un cycle

---

j
62
Résultats et discussions
complet pour un "grand nombre de dates de semis. Les interactions entre les effets
thermiques et photopériodiques -pourraient réduire la valeur de chaque sélection. La
présente étude se propose de décomposer la variabilité de la durée du cycle au niveau du
rythme d'apparition foliaire en vue d'identifier les comportements qui peuvent être
mesurés durant la phase végétative et qui pourrait dépendre de la température sans
interférence avec la photopériode. Pour plus d'efficacité, nous nous limiterons aux 3
témoins (IR 64, IKP et Jaya) qui ont été répétés dans l'Expérimentation 1 et II. Ces variétés
ont fait l'objet de nombreuses études ce qui justifie leur choix comme témoin.
4-1-1. La photopériode, les températures de l'eau et de l'air.
Dans l'expérimentation l, la température maximale de l'air varie entre 26°C et
50°C. Les températures minimales de l'air sont comprises entre 7°C et 28°C. La
température moyenne de l'eau varie entre 13 et 34°C.
Dans l'expérimentation II, la température maximale de l'air varie entre 24 et
45°C.la température minimale varie entre 10°C et 27°C et la moyenne de la température de
l'eau est comprise entre 16°C et 35°C. Les températures s'élèvent graduellement dans les
2 expérimentations. La photopériode varie de 1,9 heures avec un maximum de 13,1 heures
à 173 (jours juliens, 22 juin) et un minimum de Il,2 heures à 355 (jours juliens; 19
décembre). (Fig. 9).
4-1-2. Le Cycle et le nombre defeuilles observées
Les détails des observations phénologiques des 3 cultivars sont présentés dans le
tableau 3. Les effets saisonniers sur la durée comprise entre le trempage des semences et la
floraison à 50 % sont plus prononcés dans l'Expérimentation 1 (1995), occasionnant une
variation de 63 jours (98 à 161 jours) selon les dates de trempage pour Jaya, une variation
de 54 jours avec la variété IKP et 45 jours pour IR 64. Cela confirme les résultats
précédents qui font état d'une faible variabilité du cycle pour IR 64 contrairement à Jaya
qui a la plus forte variabilité sur le même site expérimental (Dingkuhn et al., 1995). Dans
l'Expérimentation II (1996) durant laquelle la température a moins varié, on note
également une variation légère du cycle des plantes.
Selon Yoshida (1981), la plupart des variétés de riz de cycle précoce à moyen
produisent 10 à 18 feuilles sur la talle principale, et le nombre de feuilles des variétés non
photosensibles est constant même sous des conditions photothermiques variables. Dans
notre étude, le nombre des feuilles varie beaucoup avec les dates de semis au cours des
deux années: dans l'Expérimentàtion 1 (1995) qui a couvert un grand nombre

---

-
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14
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10
photopériode
o
10
o
100
200
300
o
100
200
300
Jour. julien en 1995
Jour julien en 1996
Figure 9: Evolution de la photopériode, d~ la température mini et maxi de l'air et la
température moyenne journalière de l'eau mesurées au champ en 1995 et 1996.

---

Tableau 3: Durée (en jours) de l'apparition de la feuille paniculaire (FP), du début de l'épiaison (EP) et 50 % floraison (FL) pour les 3 variétés témoins (Jaya, IR 64 et 1
Kong Pao) pour II dates de trempages à 15 jours d'intervalle à partir du 15 Janvier 1995 (date 1) au 16 Juin 1995 (date II) et à partir de 5 dates en 1996 (15/12/95 au
15/02/96).
1995
Date
Date
Jaya
IR 64
1 Kong Pao (IKP)
de semis
de trempage
FP
EP
FL
FP
EP
FL
FP
EP
FL
1 1% 1/95
15/01/95
139
154
161
118
129
134
118
131
139
228/1/95
02/02/95
123
139
146
99
114
119
110
119
124
3 11/2/95
15/02/95
112
129
136
96
103
110
95
107
113
425/2/95
01/03/95
116
122
134
93
lOI
109
93
104
113
5 11/3/95
17/03/95
105
115
125
86
96
103
91
97
108
626/3/95
31/03/95
lOS
122
133
86
89
99
85
90
lOI
7 10/4/95
14/04/95
92
lOI
1II
78
87
98
86
91
102
828/4/95
02/05/95
97
lOI
109
77
84
93
76
85
93
9 11/5/95
15/05/95
90
97
105
83
86
93
74
78
87
1028/5/95
01/06/95
88
lOI
103
78
85
93
71
79
86
II 11/6/95
16/6/95
80
91
98
76
78
89
72
78
79
1996
1 11/12/95
15/12/96
127
138
144
104
III
123
120
121
134
228/12/96
02/01/96
103
126
137
105
117
124
115
119
127
3 11/01/96
16/01/96
114
121
136
lOI
110
116
108
113
119
427/01/96
01/02/96
113
127
135
93
103
109
107
108
120
5 12/02/96
16/02/96
112
121
128
90
102
112
102
109
117
--_.- ----

---

Résultats et discussions
65
d'environnements photothermiques, le nombre de feuilles de IKP (variété photosensible) a
eu un écart de 5 (12 à 17 feuilles), alors que pour les variétés légèrement photosensibles
Jaya et IR 64, le nombre de feuilles a un écart de 7. La diminution générale du nombre de
feuilles chez
les plantes semées entre Janvier et Avril n'est pas causée par la
photopériode, même si l'on tient compte d'une phase végétative de base de 30 à 60 jours.
Une
représentation
graphique
des
facteurs
de
développement
pour
l'Expérimentation l (Fig. 10) indique que l'augmentation du cycle végétatif pour les semis
précoces peut être ramenée à 2 éléments de base. Le premier avec un effet mineur
comparatif est le retard d'apparition de la feuille 1 (et, moins bien distinct, les deuxièmes
et troisièmes feuilles) pour les semis précoces. Ces retards dans la croissance (jusqu'à 2
semaines), qui sont uniformes pour les 3 cultivars (Jaya, IR 64 et IKP) sont associés à des
basses températures de l'eau et de l'air (Fig. 9).
Le second avec un effet plus prononcé sur la variation du cycle, porte sur le nombre
total de feuilles. Cet effet associé avec un rythme d'apparition des feuilles constant après
la 4ème feuille compte pour 30 à 45 jours ou 3 quarts (3/4) à 2 tiers (2/3) de la variation du
cycle végétatif.
Les observations sur l'Expérimentation II sont similaires. Néanmoins les 2 - 4
premières feuilles apparaissent dans une succession plus rapide résultant de l'absence de
certaines observations. Cela est probablement dû à des températures élevées de l'eau
d'irrigation au début de l'année 1996 (supérieure à 20°C) comparées à celle de 15 à 20°C
en 1995 (Fig. 9).
4-1-3. Relation ente le rythme d'apparition foliaire et la température de
l'eau d'irrigation
La régression du taux de développement (vitesse d'apparition, à partir de la date de
1
trempage, de la 1ère feuille LRO-Ol *jours- ) sur la température moyenne de l'eau
d'irrigation a été effectuée à partir des données de 1995 (Expérimentation I). Les résultats
pour IR64 sont illustrés dans la Fig. Il. Les coefficients de régression des 3 cultivars
témoins sont listés dans le tableau 4.
Dans tous les cas, les relations sont linéaires dans une frange observée comprise
entre 14 et 30°C avec une température de base comprise entre 9 et 12°C. Aucune
différence variétale n'a été observée.
Le rythme d'apparition de la feuille nO 1 à la feuille n04 suit une loi curvilinéaire
avec des températures optimales bien distinctes. La Fig. l2a par exemple illustre bien le

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Date d'apparition des feuilles (jours après trempage)
Figure 10: Evolution de l'apparition foliaire sur Il dates de semis en )995 pour Jaya (a), IR 64 (b) et IKP © dans
l'Expérimentation I. Ndiaye, Sénégal. Chaque point noir représente l'apparition d'une feuille. Les ceFCles ouverts
1
représentent la floraison à 50 %.
1

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Température moyenne de l'cau (OC)
1
Figure 11: Taux de développement (l/jours) du trempage à l'apparition de la 1 ère feuille
1
chez IR 64 en relation avec la température moyenne journalière de l'eau. Ndiaye,
Sénégal. Les lignes pleines représentent la régression quadratique et les pointillés les
intervalles de confiance à 5 %.
1
1
1
•

---

68
Résultats et discussions
Tableau 4; Equation utilisée dans le modèle LAP pour simuler le rythme d'apparition des feuilles basé sur
les régressions, de la vitesse de développement du trempage à l'apparition de la première feuille (LRO-l), de
-l'apparition de la feuille 1 à la feuille 4 (LRI-4) pour 3 variétés: IKP, IR 64 et Jaya. (TW= température
journalière de l'eau pour la période de croissance considérée, n = nombre d'observations, * = P<0,05, ** =
P>O,OI, *** = P<O,OOI).
Equations utilisées
Variété Equation
n
r-f
Jaya
LRO-I
= -0.0673 + 0.00783.TW
Il
0.58**
LRI-4
= -0.117 + 0.115.TW - 0.00234.TW2
44 (4 reps.)
0.47**
IR64
LRO-I
= -0.0901 + 0.00906.TW
II
0.75***
LRI-4
= -0.966 + 0.105.TW - 0.00226.TW2
44 (4 reps.)
0.35**
IKP
LRO-l
=-0.1396+0.0115.TW
II
0.81 ***
LRI-4
= -0.837 + 0.0933.TW - 0.00198.TW2
44 (4 reps.)
0.20*
cas de IR 64 ; ce phénomène est bien reproductible, mais est trop variable pour établir une
corrélation significative entre le rythme d'apparition des feuilles et la température de l'eau
d'irrigation à partir d'un seul jeu de données. Le regroupement des observations sur les 4
répétitions donne un Topt de 22°C. Pour IKP, Topl est de 23°C et pour Jaya, et Topl était de
24°C (Fig. l2b et l2c).
Les températures de base estimées à partir des régressions pour LRO-l et LRl-4
sont similaires à celles rapportées par Dingkuhn et Miézan (1995), dont les analyses
étaient basées sur les dates de floraison. Leurs estimations des Topl , étaient beaucoup
supérieures par rapports aux présents résultats; cette valeur était comprise entre 23 à 31°C
à partir de l'étude d'un grand nombre de cultivars et de 26 à 30°C pour les cultivars qui
font l'objet de la présente étude. Ellis et al. (1993) ont fait état d'une Topl de 23°C pour IR
64, ce qui est proche de nos résultats. Le même type de réponse est obtenu avec les
données de la moyenne journalière de la température de l'air. Les valeurs maximales et les
origines (valeurs minimales) des courbes sont à des niveaux de températures plus élevées,
cela s'explique par le fait que les températures de l'air sont généralement plus élevées que
celles de l'eau. Il est probable que l'apparente insensibilité à la température des dernières
feuilles pourrait être due à l'accroissement des effets de la température de l'air en raison de
la taille de plus en plus importante des plantes. Les feuilles supérieures, subissent un
environnement plus chaud que celui des feuilles précoces (inférieures) ce qui pourrait
masquer leur sensibilité aux basses températures. Les générations précoces des feuilles (F l
à
F4)
généralement
apparaissent
selon
une
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plus
rapide

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Température moyenne oe l'eau (OC)
Figure 12: Taux de développement (l/jours) à partir de l'apparition de la 1 ère feuiJle à celle de la 4 <me feuille
chez IR 64 (a), Jaya (b) et IKP (c) en relation avec la température moyenne journalière de l'eau, Ndiaye,
Sénégal.
Moyenne de 4 répétitions; les lignes pleines représentent la regression quadratique et les pointillés les intervalles de
confiances à 5 0/0.

---

r-
I
70
Résultats et discussions
que les feuilles supérieures. La durée d'apparition entre les feuilles successives à travers
les Il dates de semis dans l'Expérimentation l est de 4,5 jours environ pour les feuilles
n01 à n04, et d'environ 6,5 jours des feuilles 9 à 12. Ebata (1990) et Nemoto et al., (1995)
trouvent également une réduction du rythme d'apparition des feuilles avec l'âge chez les
japonica tempérés; pour Ebata (1990) cela s'explique par la réduction de la Tbase et
l'augmentation de la Tsom des feuilles successives. Cela pourrait résulter en fait d'une
sensibilité à une température plus basse comme le suggère notre étude. Yoshida (1981)
donne une durée moyenne d'apparition des feuilles successives de 4 à 5 jours avant
l'initiation paniculaire et de 7 à 8 jours après.
4-1-4. Modèles pour l'apparition foliaire, l'initiation et la floraison
Un modèle phénologique détaillé peut être élaboré sur la base de la température
observée en relation avec l'apparition foliaire. L'initiation paniculaire (IP) est introduite
comme un événement à partir duquel on pourrait déterminer le numéro de la dernière
feuille. Dans cette étude, il est supposé que l'initiation paniculaire précède l'émergence de
trois feuilles. L'IP pourrait alors coïncider avec' la feuille paniculaire - 3 feuilles' ce qui
correspond à 45 jours après le trempage des semences de IKP, 50 jours pour IR 64 et 60
jours pour Jaya dans les conditions les plus favorables c'est à dire les dates associées au
cycle le plus court. [Condition IP(O)). Il s'ensuit que l'IP serait retardée si les plantes sont
semées plus précocement dans l'année c'est à dire en contre-saison froide.
Sous les conditions IP(O), l'IP pourrait se produire immédiatement après la fin de
la phase végétative de base (BVP; Yoshida, 1981). Il est supposé que le délai minimal
entre la fin de la BVP et l'IP c'est à dire la phase inductive (PSP) correspond à l'apparition
d'une feuille, soit une semaine. Cela pourrait correspondre à l'élongation du dernier entre-
noeud.
Sur la base de ces hypothèses, la variabilité de la B VP et de la phase inductive
(PIP) peut être mesurée et comparée avec leurs déterminants probables: la photopériode et
la température de l'eau d'irrigation. En 1995, la durée de la BVP variait de 43 (date 6) à 54
(date 1) jours pour IR 64; de 41 (date 6) à 55 (date 2) pourIKP et de 56 (date 10) à 74 (date
5) pour Jaya.
En 1996, la durée de la BVP était beaucoup plus courte en raison d'une valeur
moyenne plus élevée de la température de l'eau d'irrigation qui aurait tendance à accélérer
la germination et l'apparition des premières feuilles. La durée de la BVP variait de 34 (date
4) à 43 (date 2) jours pour IR 64; de)5 (date 5) à 42 (date 3) jours pour IKP; et de 37 (date·
2) à 54 (date 4) jours pour Jaya. La variabilité de la BVP est plus faible que celle du cycle

---

Résultats et discussions
71
trempage~floraison confirmant ainsi que la phase inductive est la principale source de la
variation du cycle.
Par analogie avec la méthode utilisée pour le rythme d'apparition foliaire, nous
avons utilisé la régression multiple pour prédire la variabilité de la phase inductive. Le
tableau 4 résume une partie des différentes corrélations obtenues entre la température de
l'eau d'irrigation et les progrès vers les événements de développement: trempage - FI, FI
à F4., F4 à la fin de la B VP et fin de la BVP à l'initiation paniculaire (IP). Les rythmes
d'apparition foliaire de F4 à fin BVP, de fin BVP à l'initiation paniculaire sont
généralement constants environ O,lyl. Pour F > 4 et IP, la photopériode est inclue en plus.
de la température de l'eau d'irrigation comme variable de prédiction parce que des
contributions significatives pour le développement (P > 0,05) ont été observées dans
certains cas. Pour F 1-4, la régression est de type quadratique parce que les relations entre
la température de l'eau est clairement non linéaire.
Le modèle est donc exclusivement piloté par la température de l'eaù d'irrigation et
la photopériode. Il décrit ainsi les effets de la température et de la photopériode sur le
phyllochrone. Les résultats de modélisation pour l'Expérimentation l, qui ont été utilisés
pour calibrer le modèle, sont résumés dans les Fig. 13 et 14. Les dates d'apparition des
feuilles, le nombre total des feuilles et les données sur la floraison sont très proches des
valeurs observées (Fig. 10). La variation de la durée de la phase inductive est surtout
déterminée par la température moyenne de l'eau d'irrigation qui variait de SoC alors que la
photopériode variait de 0,9 heures durant les périodes supposées correspondre à la phase
inductive. En concordance avec la variabilité absolue du cycle végétatif, IR64 a le plus
faible coefficient de régression pour la phase inductive par rapport à la température de
l'eau d'irrigation (2,15), et Jaya le coefficient le plus élevé (4,7). Par conséquent, le
développement de IR64 semble moins sensible à la température, ce qui concorde bien avec
une faible Tbase trouvée pour cette variété dans une étude différente (Dingkuhn et Miézan,
1995). Cette différence, qui toutefois, n'a pas été testée statistiquement, réduit la
variabilité du cycle de seulement 1 semaine pour cette variété, et pourrait par conséquent
ne pas être d'une grande importance agronomique.
4-1-5. Validation de l'apparition foliaire basée sur le modèle phénologique
Le modèle a été validé avec les données de l'Expérimentation II (1996). Les
températures étaient plus élevées en 1996 qu'en 1995 quel que soit la date (Fig. 9). Les
données de 1996 incluaient les semis plus précoces qu'en 1995, mais ne couvraient pas la
totalité de la période comprise entre les saisons froides et chaudes.

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Cycle trempage-floraison
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Date de trempage (temps calendaire)
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simulés (lignes) en 1995 et 1996 pour 3 variétés de riz.
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Date d'apparition des feuilles Uours après trempage)
Figure 14: Evolution simulée de l'apparition foliaire (symboles pleins) et de la floraison (symboles
ouverts), fin de la phase végétative de base (BVP, 1 ère ligne en gras) et de l'initiation paniculair-e (lm.
ligne en gras); pour IR 64, IKP et Jaya semées à 11 dates successives.

---

74
Résultats et discussions
Le modèle prédit de façon précise que la floraison pour les semis de Janvier a été
plus précoce en 1996 qu'en 1995. Les changements relatifs pour le cycle trempage-
floraison ont également été correctement simulés (Fig. 13). Une légère surestimation du
cycle chez Jaya pour les semis précoces a été observée à la fois en 1995 ( modèle de
calibration) et 1996 (modèle de validation). Un accord satisfaisant a été aussi obtenu entre
le nombre de feuilles simulé et observé. Le modèle prédit que le nombre des feuilles en
1996 devrait être identique à celui de 1995 malgré des dates de floraison plus précoces.
4-1-6. Discussion du modèle LAP
-
Le modèle de simulation (Leaf APpearance ou Apparition foliaire, LAP), est basé
sur des suppositions phénologiques et des relations empiriques entre le taux de
développement (ex. apparition séquentielle des feuilles) et des conditions externes
(températures de l'air et de l'eau, photopériode). Les suppositions de base sont (1) qu'une
BVP non-inductive existe, qui est bien décrite non par une période flxe du temps mais par
un nombre fixe de feuilles qui apparaissent durant cette période; (2) qu'après la BVP, une
période inductive commence durant laquelle les feuilles continuent d'apparaître jusqu'à
l'initiation efficace de la panicule; et (3) qu'il n'y a plus de nouvelles feuilles initiées après
l'IP, ce qui aura pour conséquence de limiter les apparitions foliaires au peu de feuilles qui
sont dans le processus de l'IP. Le modèle est illustré par l'organigramme de la figure 14
bis.
La Fig. 14 illustre la génération par le modèle LAP de la succession des feuilles qui
coïncident avec les facteurs de développement tel que la fin de la BVPlle début de la phase
inductive (PSP) et l'initiation paniculaire; Cette association permet de déterminer la fin de
la production des feuilles à une date donnée. Le modèle avait une conséquence surprenante
que le cycle végétatif pourrait varier sur la base de quantum juxtaposés, chaque quantum
étant l'équivalent au temps qui sépare l'initiation d'une feuille de celle de la feuille
suivante (environ une semaine). Parce que la panicule est initiée à partir du même point de
croissance qui produit également les feuilles, l'initiation de la panicule et celle des feuilles
ne sont pas des événements indépendants. Dans la Fig. 14, les effets du quantum (nombre
de feuille) sur le cycle végétatif (floraison) sont manifestes sur la ligne reliant les
différentes dates de floraison pour les différentes dates de semis. Si le modèle est correct,
la floraison serait difficile à prédire avec la précision d'une semaine pour une talle donnée.
La synchronisation de la floraison au sein d'une population de talles ne serait pas plus
précise à une semaine près à moins qu'il existe un mécanisme qui pourrait synchroniser
l'initiation foliaire ce qui est physiologiquement improbable.
L'incertitude majeure avec le modèle est son traitement du temps qui sépare
l'appari tion de la feuille paniculaire.de celle de la panicule. Durant cette période on assiste
à une élongation des tiges, et ce processus pourrait prendre une période plus longue ou

---

Résultats et discussions
75
Figure 1415is. Diagramme schématique du modèle LAP. pp = photopériode, BVP = phase végétative de
base, T = température, IP =initiation paniculaire, F = feuille, FP = feuille paniculaire, Ep =épiaison, lin =
linéraire, non-lin =non linéaire.
LAP -- modèle du développement du riz
Fin BVP
Trempage
IP
Ep
T (lin)
T (non-lin)
T (lin)
sommation
sommation 0-1
sommation 0-1
sommation 0-1
0-1
(chaq u'? F)
(chaq u'? F)
Tx pp
Inputs:
sommation 0-1
Pararnetres Varietales:
Latitude
T (eau, air)
Coefficients de sommation f(T,PP)
Date de trempage
No. feuilles pendant BVP (F1-F)()
plus courte, ou pourrait être incomplet selon l'action des températures. Les échantillons
des dates de semis dans la présente étude n'inclut pas une diversité suffisante de
conditions durant l'épiaison pouvant fournir une telle information. Une étude précédente
(Dingkuhn et al., 1995) indiquait qu'un retard spécifique se produisait lorsque les
températures minimales de l'air sont basses durant la période de la différentiation florale
(montaison à la floraison).
4-1-7. Différences variétales et paramètres possibles pour la sélection
variétale
Les trois cultivars testés diffèrent pour leur cycle total (IR64 et IKP sont précoces,
Jaya a un cycle long) et la variabilité (plasticité) de leur cycle. En terme de plasticité, IR64
et IKP, qui fleurissent au bout de 90 jours après le trempage des semences en hivernage
présentent un intérêt particulier. En 1995, le cycle trempage-floraison variait de 45 jours
pour IR64 (46 jours simulés) et de 54 jours pour IKP (53 jours simulés). Dans une étude
précédente, qui démontrait une différence variétale voisine (Dingkuhn et al., 1995), le

---

76
Résultats et discussions
cycle le plus stable de IR64 est expliqué par une Tbase basse (par rapport à IKP et Jaya) et
une sensibilité plus importante à la photopériode (par rapport à IKP qui est insensible). La
présente étude ne peut pas fournir une interprétation statistique de ces résultats, par contre
les Fig. 12 indiquent que la Tbase de IR64 pourrait être plus basse que celle de Jaya. Il est
maintenant clair toutefois que les phases phénologiques contribuent à la variation
saisonnière du cycle végétatif, et cette connaissance pourrait fournir une meilleure
approche pour la sélection à partir des réponses photothermiques.
Sur la base de ces trois cultivars, les données sur les environnements et du modèle,
environ un tiers (1/3) de layariabilité du cycle végétatif est dû à la variation de la durée de
la BVP, et deux tiers (2/3) à la variation de la durée de la phase d'induction florale (PIP).
La variabilité de là BVP est surtout causée par les effets de la température sur la
germination et l'apparition de la première feuille, et à un degré moindre, sur l'apparition
de la i me à la 4 ème feuille. La variation cumulée de la BVPest de 13 jours pour IR64 (47 à
60 jours), 16 jours pour IKP (44 à 60 jours), et 20 jours pour Jaya (60 à 80 jours) (Fig. 14).
Cette variabilité pourrait être due au retard thermique .des processus de différenciation
végétative.
La variation estimée de la période inductive (PSP) est de 25 jours pour IR64 (9 à
34 jours), 34 jours pour IKP (7 à 41 jours) et 28 jours pour Jaya (8 à 36 jours). Dans les
conditions expérimentales avec les cultivars relativement non sensibles à la photopériode,
la température de l'eau pourrait être déterminante pour cette variabilité. Les effets
prononcés de la photopériode pourraient réduire le cycle des semis précoces au lieu de 1
accroître. Il se pourrait que l'induction florale requiert un certain nombre de données
photothermiques alors que la durée de la BVP dépend uniquement des données
thermiques. Cette hypothèse gagnerait à être confirmée.
Ces résultats indiquent qu'un criblage variétal rapide donc moins coûteux pour la
température de base et la température optimale pourrait être possible à partir de la
germination et l'apparition des feuilles précoces. Ce criblage pourrait se baser sur une
série de tests de germination sur différents environnements thermiques, par exemple des
incubateurs avec thermostats. Si l'on trouve une diversité génétique suffisante, cette
approche pourrait permettre de mettre au point des cultivars à cycle court avec une vigueur
à la levée dans des environnements exposés précocement à des températures basses. Nous
ne pouvions pas proposer une approche similaire aussi rapide pour les faibles besoins
photothermiques pour l'induction florale, parce que cela nécessiterait de semer les plantes
pendant plusieurs mois dans différents environnements photothermiques.

---

Résultats et discussions
77
4-1-8. Conclusions
Les composantes phénologiques de la variation du cycle végétatif du riz dans un
environnement très variable comme le Sahel ont été évaluées à partir d'un semis échelonné
de trois cultivars. Des observations détaillées sur l'apparition foliaire, la floraison, les
températures de l'eau et de l'air ont été analysées sur une approche de modélisation. Deux
sources majeures de variabilité ont été identifiées: Cl) les retards dus aux effets thermiques
de la germination et de l'apparition des générations précoces des feuilles; et (2) les retards
dus aux effets pqotothermiques sur l'induction florale au cours de la phase inductive
(PSP). Les générations précoces des feuilles ont une température optimale distincte de
23 oC, alors que la germination et l'apparition des générations tardives des feuilles ne
montrent pas de température optimale au sein de la gamme mesurée. La température de
base est similaire pour la germination et les générations précoces des feuilles, mais elle ne
peut pas être mesurée de façon précise. C'est plutôt la température, et non la photopériode,
qui serait le principal facteur déterminant pour la variation du cycle, les cycles longs étant
associés à une augmentation du nombre des feuilles.
La diversité des températures de base et optimales peut être rapidement mesurée
dans une série de tests de germination dans des environnements thermiquement variables,
mais leur utilisation pour la réponse photothermique des plantes durant l'induction florale
(PSP) n'est pas claire. La modélisation pourrait aider dans le futur pour l'étude de ces
mécanismes. Dans la présente étude, le modèle LAP a été utilisé pour identifier les stades
phénologiques et les causes spécifiques de la variation du cycle végétatif de ses cultivars.

---

78
Résultats et discussions
4-2. CYCLE VÉGÉTATIF DU RIZ ET RYTHME D'APPARITION DES
FEUILLES DANS UN ENVIRONNEMENT THERMIQUE
VARIABLE: DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE
Une diversité du cycle du riz est un élément déterminant majeur pour son
adaptation agro-écologique et agronomique. La sélection pour un cycle ciblé, doit toutefois
tenir compte des facteurs environnementaux, tels la photopériode ou la température, qui
influenceraient le cycle d'un génotype. Si ces paramètres varient beaucoup _selon les
saisons ou les années, le sélectionneur aurait sélectionné pour un cycle absolu spécifique,
mais aussi pour un exemple spécifique de réponses photothermiques. Cela pourrait être fait
empiriquement si d'une part, une grande marge d'environnements sélectifs (physiquement
ou temporairement pas trop éloignés les uns des autres) était disponible et si d'autre part,
ces conditions sont prédictives. Si ce n'est pas le cas, les outils de sélection doivent se
baser sur les mesures des paramètres indicatifs des réactions photothermiques de chaque
génotype. Cela est particulièrement important pour le riz irrigué dans des milieux arides,
tel le Sahel, où les environnements photothermiques sont extrêmement variables et non
prédictifs (Dingkuhn, 1995).
Une série d'études précédentes, basée sur un modèle simple des effets
photopériodiques ou «microclimatiques» du climat (Dingkuhn et al., 1995), a permis de
classer les génotypes de riz selon leurs constantes photothermiques (Dingkuhn et Miézan,
1995). En relation avec la sélection, cette approche a l'inconvénient de nécessiter la
totalité de la période qui va du semis à la floraison rendant de ce fait, impossible
l'utilisation d'outils de sélection économiques basés sur une période d'observation plus
courte. Le chapitre précédent présente par conséquent un modèle qui décompose le cycle
en différentes portions de durée plus courte et mesurable (Sié et al., 1997a). Les résultats
montrent que le cycle est déterminé par deux facteurs essentiels. Au stade juvénile, les
basses températures de l'eau retardent la germination et l'apparition des 3-5 premières
feuilles. Le second facteur essentiel pour le cycle est la durée de la phase inductive (PSP),
qui dépend à la fois de la photopériode et de la température de l'eau d'irrigation. La
technique des régressions multiples a permis de déduire de façon empirique des constantes
photothermiques; ceci a débouché sur la mise au point d'un modèle simple.
Nous nous proposons dans ce chapitre d'appliquer le modèle, qui a été mis au point
à partir des observations sur trois variétés témoins (IR64, l Kong Pao et Jaya), à 15 autres
génotypes de cycle variable de même que leur adaptation saisonnière. L'objectif étant
d'identifier des caractères photothermiques mesurables qui ont à la fois un effet sur la
durée du cycle et une diversité à travers les génotypes.

---

Résultats et discussions
79
Urt modèle phénologique détaillé (LAP) a été utilisé pour décomposer les effets
thermiques et photopériodiques sur l'initiation paniculaire; ce modèle a été préalablement
développé et validé (Sié et al., 1997a) à partir d'un sous échantillon des variétés utilisées
dans cette étude (IR64, l Kong Pao et Jaya). Les suppositions de base du modèle sont que
la durée de la BVP dépend d'une part du nombre de feuilles qui doivent apparaître avant
que l'induction florale soit possible, et d'autre part les effets de la température sur le
rythme d'apparition de ces feuilles. La B VP est suivie par une période durant laquelle la
température et la photopériode déterminent de façon additive le taux de l'induction florale
basée sur le principe de la sommation des températures. Les modèles additifs pour les
effets combinés de la température et de la photopériode ont été empiriquement déterminés
par la régressions multiple. La période d'induction de la panicule (PIP) prend fin avec son
initiation.
4-2-1. Différences variétale et saisonnière sur le cycle semis-floraison
Le cycle du trempage - floraison est généralement plus élevé en contre-saison
froide (semis entre mi-Janvier et mi-Février), plus court en hivernage (mi-Mai à mi-Juin),
et intermédiaire en contre-saison chaude (mi-Mars à mi-Avril) (Tableau 5). Cet exemple
est associé avec: - les températures les plus basses durant la contre-saison froide, - les
jours les plus longs (à la période estimée de l'initiation paniculaire) au cours de la contre-
saison chaude, - des températures et photopériodes intermédiaires durant la saison humide.
Les détails des températures et des photopériodes sont décrits dans le chapitre précédent.
La floraison la plus précoce a été observée avec la variété IET 109 au cours de la
saison humide (46 jours après le trempage [JAT]), mais cette lignée fleurit en 98 jours en
contre-saison froide. La floraison la plus tardive a été observée chez la variété BG 90-2 qui
a fleuri en 155 JAT durant la contre-saison froide (155 JAT), par rapport à 96 JAT en
saison humide.
A partir de la moyenne de trois dates de semis espacées chacune de 15 jours pour
chacune des trois saisons, IR13240-l08-2-2-3 (IR13240) a le cycle trempage-floraison le
moins variable (23,7 jours seulement de différence entre 2 saisons), alors que BG 90-2 a le
cycle le plus variable (jusqu'à 53 jours), suivie de IR 42 (50,7 jours). IR13240 est la seule
lignée qui possède le même cycle durant 1'hivernage et la contre-saison chaude, son cycle
s'accroît seulement en conditions de basse température.
La Fig. 15 présente les données détaillées sur l'apparition des feuilles et la floraison
pour trois variétés type résumant les différentes formes de réponses phénologiques
trouvées pour les 18 génotypes: IR13240 avec un cycle pratiquement constant, IR 42 avec
un cycle extrêmement long durant la contre-saison froide et IR 4630-22-2 (IR4630) avec

---

Tableau 5: Phénologie de 18 variétés de riz selon Il dates de semis (Expérimentalion 1)
CSF
CSC
HIV
FLSO
FLSO
Topt
NbF
FLSO
NbF
FLSO
NbF
FLSO
maxi
mini
VI:IR8
17,00
144,33
16,33
119,33
14,00
98,33
149,00
97
24,6
V2: BG90-2
16,67
155,33
16,67
122,33
14,67
102,33
166,00
96
24
V3: Jaya
18,00
148,09
15,67
121,75
14,67
101,75
161,00
98
24,2
0,91 *
1,18
1,41
V4: IRI529
16,33
145,00
15,67
118,00
14,00
102,33
157,00
97
23,2
V5: IR 64
16,67
120,92
13,67
100,08
12,67
91,42
134,00
89
22,2
0,85
0,98
1,39
V6: IR13240
15,33
115,33
14,00
92,00
13,67
91,67
123,00
90
22,1
V7:32 Xuan
15,67
121,33
14,00
101,00
12,67
90,00
132,00
87
23,1
V8:IR29725
14,00
115,33
13,67
98,67
12,00
83,00
128,00
83
24,6
V9:IR31785
14,00
112,67
13,00
92,33
12,00
79,33
124,00
77
21,7
VIO: IKP
15,67
125.08
13,67
102,67
12,00
85,83
139,00
85
22,8
0,98
1,4
1,43
VII: ITA306
17,00
137,67
15,67
126,67
15,00
100,00
144,00
98
23,1
Vl2: IR4630
17,00
133,67
16,33
125,00
15,33
108,33
139,00
99
23,1
Vl3: Bw293
17,00
133,00
17,33
117,33
15,00
105,67
144,00
100
22,7
V14: IR 42
19,00
153,00
16,67
123,33
14,00
102,33
168,00
96
22,1
VI5:IET 109
13,00
97,67
10,00
66,00
8,33
57,33
]10,00
46
23,1
V16: !TA 123
15,00
124,67
15,00
112,33
14,00
100,67
136,00
94
23,3
V17: IR36
15,67
131,00
15,33
122,33
13,67
99,00
136,00
95
23,3
V18:4456
15,67
129,00
14,67
109,67
13,67
92,33
138,00
86
22
Oate de
Oale
trempage
de semis
CSF = Contre-saison froide (01+02+03)
10/0111995
15/0111995 01
28/01/1995
02/0211995 D2
CSC= Contre-saison chaude (05+06+07)
11/0211995
15/0211995 03
25/02/1995
01/03/1995 04
HIV= Hivernage (09+010+011)
11/03/1995
17/0311995 05
26/0311995
31/03/1995 06
Nb F= Nombre lotal de feuilles
10/04/1995
14/0411995 07
28/0411995
02/0511995 08
FL50= Floraison à 50% (en jours)
11/05/1995
15/05/1995 09
28/05/1995
01/0611995 DIO
': écart type
11/06/1995
16/06/1995 D Il

---

i·
.IR 13 240-108-2-2-3
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A
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0
20
40
60
80
100,
120
140
160
IR42
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Cl)
Cl)
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C.
E
Cl)
D6
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Cl)
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D5
~
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e::
0
D3
D2
DI 1
1
0
20
40
60
80
100
'120
140
160
180
~R 4630-22-2
( '
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Cl)
Cl)
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C.
E
Cl)
...-
Cl)
"0
~
~
0
o
20
40
60
80
100
120
140 . 160
180
Date d'apparition des feuilles Gours après trempage)
Figure 15: Evolution de la date d'apparition des feuilles (symboles pleins) et de la date de floraison à 50 %
(symboles vides) en fonction de la date de semis (date de trempage), pour 3 génotypes de riz semés tous les
15 jours.
(a: IR 13240, b: IR 42, c: IR 4630).

---

1
82
Résultats et discussions
'1
un cycle relativement long durant la contre-saison chaude. Dans chacun des trois cas, il y a
un écart bien marqué de l'apparition de la première feuille durant la contre-saison froide,
suivi par une succession rapide des trois feuilles suivantes; le rythme d'apparition foliaire
est presque homogène quel que soit la saison et le génotype. En conséquence, le nombre
total de feuilles sera dépendant de la durée totale du cycle.
4-2-2. Les effets de la température sur l'apparition de la première feuille
La durée allant du trempage à l'émergence de la première feuille (la germination)
varie de 4 à 13 jours, correspondant à la vitesse de germination comprise entre 0,25 et 0,08
jours-1 (Fig. 16). Cette vitesse de développement est linéairement corrélée à la température
cre l'eau quel que soit le génotype, et il n'y a pas de différence variétale. La moyenne des
températures de base pour tous les génotypes est de 8°C avec une précision de 5 % entre 6
oC et 9,5 oC. Dans la limite des températures observées (15 oC à 27 OC), la vitesse de
germination répond linéairement indiquant que la température optimale, si elle existe est
supérieure à 27 oC. Le zéro végétatif de la germination étant plus bas (Yoshida, 1981), la
température la plus basse observée (15 OC) ne permet pas de déceler une différence
variétale attribuable au froid. Ceci est à la base du choix de 10°C pour le criblage pour la
tolérance au froid qui s'effectue aux environs de 10 oC (Xu et Shen, 1988). Il est donc
difficile de cribler dans nos conditions en utilisant la température de base de la
germination. Certains auteurs ont utilisé des températures plus basses (Dome et al., 1981;
Li et al., 1980 Mani et Sharma, 1988).
4-2-3.
Les effets de la température sur l'apparition de la feuille n O} à 4.
Comme déjà décrit dans le chapitre précédent, la vitesse d'émergence de la
première à la quatrième feuille suit une réponse à la température de type parabolique avec
un optimum distinct. Toutefois la valeur de la réponse n'est pas homogène suivant les
génotypes, quelques uns diffèrent très nettement (Fig. 17). IR 13240 montre une
température optimale distincte à 22 oC associée à une forte réduction de la vitesse
d'apparition foliaire en dessous et au-dessus de cette valeur. L'intervalle de confiance de
la température de base extrapolée est de 8,5 à 13 oC. Par opposition, IR 29725-40-3-2-3
(IR29725) a une température optimale moins distincte aux environs de 25 oC et apparaît
être insensible à la température comprise entre 15 et 28 oC. Cette réponse «plate» n'a été
observée chez aucun autre génotype. La variété IR 8 souvent utilisée comme témoin
sensible pour la tolérance au froid (Patena et al., 1980.) a une réponse parabolique très
significative avec des valeurs élevées pour les températures de base (15 OC) et optimales
(25 oC).
Malgré la faible variabilité des températures optimales pour l'apparition des
feuilles nO 1 à 4 (21,7 à 24,6 OC), les 3 variétés témoins répétées IR 64, l Kong Pao et Jaya

---

0.25
IR13240-108-2-2-3 (N=11):
y = -0.079 + O._00975X; R2=0-.66
18 genotypes (N=198):
,
0.20
y = -0.072 + 0.00910X; R2=0.63
,
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,
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,
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IR13240
"
'"
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18 genotypes
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,
> 0.05
~
,
,
,
,
0.00
o
5
10
15
20
25
30
Température moyenne de J'eau (OC)
Figure 16,: Taux de développement (inverse de la durée) du trempage à l'apparition de
la 1 he feuille en relation avec la température moyenne journalière de J'eau. La ligne en
gras représente la régression linéaire pour IR 13240-108-2-2-3 et la ligne fine l'ensemble
des 18 génotypes. les lignes pleines représentent la régression quadratique et les pointillés les
intervalles de confiances à 5 %.

---

IR 13240-108-2-2-3
. "
...:::l
0
0.15
,
':::'
Y = 0.228 - 0.00572X;
-0.71
.......
~
Y = -0.0136 + 0.005
X; R'=0.75
:::l
~
0
!:
' .
...
;
0.10
~
:::l
~
!:
...
'0
... 0.05
'"'
c
...
bll
...
...
Topt = 22.1 Oc
E
~
'0
~ 0.00
~
:>
5
10
15
20
25
30
35
. "
...
1R29725-40-3-2-3
:::l
0
0.15
':::'
.......
y = 0.102 - 0.00096X; R'=Oll
~
y = 0.024 + 0.00237X; R'=0.77
.::.
.- ~. ~ .
".-..
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0.10
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...
=
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.::....
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...
... 0.05
c
...
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...
...
E
Topt = 24.6 Oc
~
-0
~
:
~
0.00
:>
5
10
15
20
25
30
35
. "
...
IR8
=
0
0.15
':::'
....
~
=
~
.::.
..,
'. ..
. '
0.10
...
~
.::....-0... 005
'"'c
...01
...
...E:'-0
~~ 0.00
;;
5
10
15
20
25
30
35
Température moyenne de l'eau (OC)
Figure 17: Taux de développement (inverse de la durée) à partir de l'apparition de la 1ère feuille à celle de
la 4 ème feuille pour 3 génotypes"en relation avec la température moyenne journalière de l'eau. les lignes
pleines représentent la régression quadratique et les pointillés les intervalles de confiances à 5 %.

---

Résultats et discussions
85
sont statistiquement significatives (Fig. 18). Cela ne pourrait pas être confirmé pour les 15
autres génotypes, pour les-quels les Il dates de semis n'ont pas été répétées. Les erreurs
standards étant presque similaires pour les 3 variétés témoins, on peut appliquer la même
précision aux autres génotypes.
Une corrélation hautement significative (P<O,Ol) a été observée entre la
température optimale et la moyenne des plastochrones (temps qui sépare l'émission de
deux feuilles successives).
successives à la température optimale pour tous les génotypes. Par conséquent, les
génotypes qui ont une Topt faible ont les successions des feuilles les plus rapides à cet
optimum que les autres génotypes. La distribution des variétés dans le diagramme présenté
dans la Fig. 18 montre une certaine relation avec les propriétés agronomiques des
génotypes. Les 4 variétés à cycle moyen cultivées au Sahel, IR 1529-680-3, Jaya, IR 8 et
BG 90-2 se retrouvent sur la partie supérieure droite du plan. Les variétés de cycle moyen
BW 293-2 et ITA 306 qui viennent d'être vulgarisées au Sénégal montrent un
comportement similaire. Par contre, les 2 types extrêmes dans la partie inférieure gauche
du plan, IR 13240 et IR 31785-58-1-2-3 (IR3l 785) sont des variétés précoces sélectionnées
spécialement pour la contre saison au Sahel; elles sont caractérisées par des TOpl faibles et
des vitesse de développent élevées à cette température. La seule présence inexpliquée dans
ce schéma est celle de IR29725 (variété précoce dans le cadran supérieur droit de la Fig.
18), qui se caractérise par une T opt plus élevée.
Il serait trop prétentieux d'affirmer sur la base de ces données que la recherche de
matériel précoce adapté à l'adversité du climat Sahélien de contre saison doit avoir une
vitesse élevée d'apparition des feuilles et une faible TDpi' Si cette assertion est confirmée
par des études futures, alors des techniques de sélection pourraient être mises au point pour
le criblage à partir du rythme d'apparition foliaire à des stades de développement très
jeunes.
4-2-4.
Les effets de la température et de la photopériode sur la durée de
laPSP
Parmi les différentes phases phénologiques déterminées dans le chapitre précédent,
la phase qui va de la fm de la BVP à l'IP (PSP) est la plus variable pour un génotype
donné. (A travers plusieurs génotypes sur un environnement donné, la BVP est la phase la
plus variable) [Vergara et Chang, 1985].
En vue de quantifier de manière approximative la contribution des deux principaux
déterminants environnementaux de la PSP, la photopériode et la température, nous avions
regroupé les Il dates en 3 groupes de 3 dates de semis, chacune représentant la contre-
saison froide (CSF), la contre-saison chaude (CSC) et la saison humide (HIV). Pour
simplifier, nous utilisons la période allant de la fin de la B VP (déterminée précédemment

---

Durée d'émergence d'une feuille à Topt (en jours)
4 . 5 r - - - - - - - - - - - - - -
IR8 &
IR29725
o
Jaya
IR
4
f ..... ~~2XUA .
4456 00 IR42-
: IR4630
06890-2
J
(;)
109ê 0IR36
~ GITA123
IKP
3.5
G
. IR13240
o
IR31785
y
-0.43 + 0.187X;
R2 ·
0.44
r t. 0, 01
3 L..--_ _-"--_ _..i....--.-_ _'-----_ _'-------J
~1
22
23
24
25
Température opt. de FI à F4 (OC)
Figure 18: Relation entre la durée moyenne de l'apparition foliaire de 2 feuilles
successives (sous des températures optimum; feuilles 2, 3, 4 inclues) et la température
optimum (déduite à partir de la Fig. 17) pour 18 génotypes. Les banesreprésentent
l'erreur standard pour 3 génotypes à partir de 4 répétitions;

---

Résultats et discussions
87
!
en terme -de nombre de feuilles) à la floraison, puisque l'on a montré que c'était cette
phase qui était variable. Durant la CSF, la croissance végétative du riz est affectée par des
basses températures et des jours courts, en CSC, les températures sont normales à supra-
optimales et les jours sont longs, et en HIV, les températures sont optimales et les
photopériodes sont intermédiaires. L'analyse suivante utilise le cycle de l'HIV comme
référence, en vue d'évaluer les changements dans la durée de la période BVP - floraison en
CSF et CSc. L'écart CSC - HIVest exliqué par l'effet de la photopériode Fig.19. On
constate que quelques génotypes ont augmenté la durée de leur cycle durant les deux
contre saisons CSF et CSC (ex. IR 42, et IR 8), tandis que d'autres ont un cycle stable quel
que soit la saison (ex. IR13240, IR 64, 32XUAN). Ces dernières ont été préalablement
classées de manière indépendante comme des génotypes ayant des Tbaseoasses (Dingkuhn
et Miézan, 1995). Deux génotypes ont montré un accroissement modeste de la durée totale
de leur cycle durant la CSF mais très prononcé durant la CSC (IR4630 et ITA 123). Tout
comme le diagramme de la Fig. 18 qui est basé sur le rythme d'apparition foliaire, la Fig.
19 regroupe les variétés cultivées au Sahel de cycle moyen IR 8, BG 90-2, IR 1529, Jaya,
BW 293-2 et ITA 306 dans un bloc qui est considérablement distant de la variété de contre
saison de cycle précoce IR13240.
La Fig. 19 indique que la variabilité du cycle en CSF est essentiellement gouvernée
par la température, alors que la variabilité au cours de la CSC est surtout due à l'action de
la photopériode. Les données indiquent que l'induction de la panicule chez IR 13240 est
extrêmement insensible aux basses températures et aux jours longs, alors que chez IR 42 et
IR 8, elle est sensible aux deux à la fois. IR4630 et lIA 123 sont photosensibles mais non
thermosensibles. Cela confirme par exemple la floraison précoce observée chez ce dernier
cultivar au Burkina en contre-saison froide.
La classification des génotypes montre des similarités avec la classification obtenue
par Dingkuhn et Miézan (1995) conduite sur la base du cycle semis-floraison, qui
identifiait IR13240, 32XUAN et IR 64 comme étant non thenno et non photosensibles, et
IR4630, IR 42, IR 36 et ITA 306 comme photosensibles (Dingkuhn et Miézan, 1995;
modèle sous-jacent décrit par Dingkuhn et al., 1995). Cependant des différences exis~ent
par exemple pour les variétés de IR 8, BG 90-2 et IR 1529 pour lesquelles nos résultats
montrent une thennosensibi1ité. Ces désaccords pourraient être probablement dus à une
focalisation sur des stades de croissances spécifiques dans notre analyse, alors que
Dingkuhn et Miézan (1995) n'ont pas fait de distinction a priori au sein des phases de
croissance. L'utilisation de la variété IR 8 comme témoin sensible pour les tests de
tolérance au froid militerait en notre faveur.

---

. Fin BVP à la floraison (CSC-HIV, U])
30 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - ,
'AIR36
AIR42
ITA306 :
A
,
:
IR8':
- - -,
- - - - - - - -, -
- -i;.-
- - - -, - - - -
20 f-- .. - - - -
:
À 4456
: A B890-2 :
1 R297~5
h-
A
'IR31785
IR4630 A
h-'
/!;
,IR1529
ITA123 A -:-
A
1KP
BW293-2 --
IET109
'
1O~- - - -- - - ... - - - - "- -i.- - ..' - - ... - - -' - - -
A
Jaya
32XUAN
.A
IR64
Or--------,---------,------------,--------,-------/
~ JR13240
-1 0 '---_ _-'--_ _----'-_ _---'-_ _
i_-'
-------L
10
20
30
40
50
Fin BVP à la floraison (CSF-HIV, [j]).
Figure 19: Evolution de la durée entre la fin de la BVP et la date de floraison à 50 % à
partir de l'hivernage (HIV) et de la contre saison chaude (CSC), la même différence est
calculée pour l'HIV et la CSF pour 18 génotypes.

---

Résultats et discussions
89
4-2-5.
Relation entre la floraison et le nombre de feuilles dans
plusieurs types photothermiques
Il a été postulé que l'action de la photopériode agirait sur le nombre des feuilles,
alors que les effets de la température influenceraient la durée du cycle (Yoshida, 1981). La
théorie qui en découle stipule que les basses températures augmenteraient la durée du
cycle à travers l'allongement du temps d'apparition de deux feuilles successives, et par
conséquent allongeraient la BVP. Nos données ne sont pas tout à fait en conformité avec
cette théorie, mais elles sont supportées par des résultats plus récents de Yin (1996) et Yin
et Kropff (1996). Comme l'indique la Fig. 20, en comparant le nombre de feuilles
produites sous les 3. campagnes, il existe. une relation entre le nombre de feuilles et la
durée du cycle que la plante soit photosensible ou non.
Cette différence avec le modèle de Yoshida (1981) peut s'expliquer par les
conditions expérimentales spécifiques de la présente étude. Comme il a été décrit de façon
détaillée dans le chapitre précédent, la durée de la PSP est fortement déterminée par une
interaction entre la photopériode et la température. Par conséquent, chaque fois que les
températures basses retardent l'induction photopériodique, de nouvelles feuilles continuent
d'émerger. Si cette interprétation est correcte, il ne devrait pas voir les effets de la
température sur le nombre des feuilles chez des génotypes non photosensibles, comme les
variétésjaponica de type tempéré. Par ailleurs, il y' a aussi le fait que dans notre étude, les
températures de l'eau au début de la CSF (autour de 15 OC) n'étaient pas suffisamment
basses pour entraîner un allongement significatif de la durée du cycle à travers le
ralentissement de l'apparition des feuilles précoces. Dans les environnements ayant des
températures beaucoup plus basses en début de saison, l'apparition des feuilles pourrait
avoir un effet marqué sur le cycle végétatif, alors que le nombre des feuilles serait moins
affecté.
•
4-2-6. Synthèse des observations
La présente étude confinue, comme déjà décrit dans le chapitre précédent, que la
variation du cycle du riz au Sahel dépend principalement (1) de la germination, (2) du
rythme d'apparition des feuilles successives pour les quatre premières feuilles, et (3) la
durée du processus de l'induction de la panicule après la B VP. Les deux premiers
processus sont purement de type végétatif, et donc, dépendent de la température mais pas
de la photopériode. Le dernier processus (PSP) dépend de façon interactive de la
température et de la photopériode. Les différences de cycle entre génotypes dans un
environnement favorable (H/V) , dépendant essentiellement de la BVP qui à son tour
dépend du nombre de feuilles apparues avant que l'induction florale ne soit possible.

---

Nbre total de feuilles produites
IR42
20
Cf-sensitive)
\\
IR4630
18
(PP-sensitive)
16
IR13240
(T and PP
insensitive) ~
Jaya
14
c-
Cf-sen sitive)
e
,II;
\\
"
12
"
"
IR36
"
"
Cf & PP sensitive)
"
"
"
"
"
10
ft'
\\
/
/
/
IET109
8
(extr.short duration)
6L----"--------l...----'--------J.----L--.--J
50
70
90
110
130
150
Cycle trempage -floraison
Figure 20: Relation entre le nombre total de feuilles (apparues entre le début trempage
et la floraison à 50 %) et la floraison pour 6 génotypes semés en hivernage (cycle le plus
court), en contre saison chaude (cycle intermédiaire) et en contre saison froide (cycle le
plus long).

---

Résultats et discussions
91
Il n'y a pas de différence génotypique sur la sensibilité de la germination de la
température. Cela pourrait être dû à la nature limitée du spectre de génotypes qui font
l' obj et de la présente étude. Dans une certaine mesure, les différences génotypiques se
distinguent clairement par rapport à la sensibilité à la température du rythme d'apparition
des feuilles précoces. Ces différences sont difficiles à quantifier à cause d'une réponse de
type non linéaire. Des analyses futures de ce phénomène pourraient être utilisées dans une
expérimentation spécifiquement élaborée à cet effet et dans des environnements tests. A la
température optimale, il y a une faible variabilité pour la vitesse d'apparition foliaire; ceci
peut être la conséquence d'une large association entre ces paramètres et l'adaptation de ces
génotypes à l'environnement sahélien. Cette observation générale est en droite ligne avec
les résultats de Dingkuhn et Miézan (1995) qui montrent une relation entre les constantes
photothermiques d'un génotype et la performance agronomique selon les campagnes. Ces
relations sont toujours insuffisamment comprises.
Dans les conditions expérimentales, les effets directs les plus prononcés de
l'environnement sur le cycle agissent durant la PSP. Cette phase varie de 40 à 50 jours
chez certaines variétés (par ex. IR 42, IR 8, BG 90-2), et de 20 jours seulement chez
IR13240, IR4630, lIA 123 et IR 64 (Fig. 19). Cette variabilité pourrait être liée aux
interactions entre la température de l'eau et la photopériode, suivant les faibles
températures compensant les effets accélérés des jours courts. Nous avons trouvé que les
génotypes du riz varient très fortement à la fois pour leur thermosensibilité et leur
photosensibilité de l'induction florale. Ceci a des implications sur l'adaptation de
génotypes à l'environnement. L'adoption rapide de la variété IR 13240 par les paysans
(localement nommée Sahel 108 au Sénégal et FKR 44 au Burkina Faso) pour les 2 contre
saisons et l'hivernage pourrait s'expliquer par son non-sensibilité à la température et à la
photopériode (Fig. 19); ces caractères confèrent à ce cultivar une remarquable stabilité de
la durée du cycle (Fig.l5a) de même que sa faible température optimale pour l'apparition
foliaire et la vitesse d'apparition foliaire (Fig 18).
4-2-7. Conclusion
Nos résultats indiquent que l'adaptation du riz à des environnements semi-arides,
qui sont généralement variables en température et photopériode, dépend partiellement du
rythme d'apparition foliaire (stade plantule) et de l'induction florale (post-B VP) sous
l'action de l'environnement. Le rythme d'apparition des feuilles précoces est gouverné par
une température optimale qui varie significativement selon les génotypes, toutefois la
variation absolue des Topt est faible (21,7 à 24,6 OC). Les données actuelles ne permettent
pas de tirer des conclusions en rapport avec les Tbase' Les basses Topt sont associées à des
rythmes d'apparition foliaire rapide au cours du stade plantule. Ces observations une fois
validées pour une large gamme de génotypes, pourraient dans le futur, constituer la base

---

92
Résultats et discussions
d'un système de criblage peu coûteux utilisant des petits incubateurs avec thermostats.
Cela pourrait être appliqué à des environnements rizicoles au-delà du Sahel comme les
environnements tempérés affectés par le froid en début de saison.
Pour les interactions photopériode x température sur les inductions florales, nous
ne sommes pas en mesure de déterminer les températures critiques comme la Tbase ou Topt'
Toutefois la thermosensibilité de l'induction florale semble varier considérablement en
fonction des génotypes ce qui a pour conséquence de rendre les génotypes potentiellement
non photosensibles, très photosensibles dans des conditions de basses températures.
Quoique ce phénomène ~oit d'une grande peI1;inence pour la sélection du riz pour les
environnements arides ou- d'altitude, il ne pourrait pas se prêter facilement au criblage
variétal dans des environnements contrastés. Une fois la génétique des interactions
température x photopériode mieux comprise, la meilleure approche pour la sélection
variétale passera probablement par l'utilisation de marqueurs.
Des études précédentes (Dingkuhn et al., Dingkuhn et Miézan, 1995) confirment
nos résultats selon lesquels les caractéristiques génotypiques photothermiques sont liées à
l'adaptation agronomique des génotypes aux environnements, probablement au-delà d'un
effet simple sur le cycle. La question qui vaut la peine d'être posée est de savoir si le
'dogme' physiologique d'une régulation indépendante du développement et de la
croissance est vraiment valable.

---

,
IRésultats et discussions
93
4-3.
ETUDE DES CARACTÈRES PHOTOTHERMIQUES DES
HYBRIDES FI
La sélection des variétés précoces et non photosensibles a généralement été la base
des programmes d'amélioration variétale pour l'obtention des variétés de riz à haut
rendement dans les tropiques (Chang et Vergara, 1971). Dans des environnements
caractérisés par une grande variation de la longueur du jour et des températures comme le
Sahel les variétés ont besoin à la fois d'un non-sensibilité à la photopériode avec une faible
sensibilité du processus de développement à la temp~rature (Dingkuhn et al., 1995). De
telles caractéristiques variétales peuvent pennettre au riziculteur d'avoir 2 campagnes de
riz dans l'année sur la base d'un calendrier cultural stable et un risque réduit de perte
majeure de grains due à la stérilité occasionnée par Je froid ou la chaleur (Dingkuhn,
1995).
Les deux chapitres précédents présentent un modèle pour les caractères constitutifs
de la stabilité du cycle du riz dans des environnements arides (Sié et al., 1997a) et une
analyse des différences variétales en rapport avec ces caractères (Sié et al., 1997b). La
variation du cycle trempage-floraison (TF) est due à trois composantes: (1) les effets de la
température sur la gennination et l'apparition de la première feuille; (2) les effets de la
température sur le rythme d'apparition des quatre feuilles initiales; (3) les effets de la
température et de la photopériode sur la durée de la période d'induction florale (PlP),
débutant à la fin de la B VP et finissant avec l'initiation paniculaire. Dans les conditions
expérimentales du Sahel, la dernière composante est de loin la plus importante. Le présent
chapitre cherche des réponses thermique et photopériodique de l'induction paniculaire
chez les hybrides FI en utilisant une partie des échantillons étudiés précédemment.
4-3-1. Caractérisation des parents
A partir des 18 génotypes analysés pour leurs caractéristiques photothermiques
dans le chapitre précédent, 5 ont été sélectionnés pour des croisements diallèles. Jaya une
variété à haut rendement de cycle moyen originaire de l'Inde est cultivée au Sénégal et en
Mauritanie (Sié et Miézan, 1995). IR 64 est une variété de cycle précoce à moyen
1
originaire des Philippines. Elle est très largement cultivée en Asie et vient d'être
homologuée au Burkina Faso sous le nom FKR 44 (Sié et al., 1996). Cette dernière variété
1
a une phénologie non thennosensible (Dingkuhn et Miézan, 1995; Sié et al., 1997ab). IR
4630-22-2 (IR4630) est une variété de cycle moyen originaire des Philippines. C'est un
1
descendant de Pokkali une variété traditionnelle à paille haute et photosensible. IR 29725-
40-3-2-2 (IR29725) est une variété précoce sélectionnée pour la contre-saison froide et
1
1

---

94
Résultats et discussions
chaude; cette variété est originaire des Philippines. 4456 est une variété à cycle moyen
originaire de l'Inde cultivée au Burkina
Faso où elle est homologuée sous le nom de FKR 16. Les caractéristiques de ces cultivars
figurent dans le tableau 2.
Le cycle trempage-50 % floraison (TF) de ces génotypes pour la contre-saison
froide (CSF), la contre-saison chaude (CSC) et 1'hivernage (HIV) figure dans le tableau 6.
Dans la présente étude (1996), aussi bien que l'étude variétale précédente (1995; Sié et al.,
1997b), IR29725 fleurit le plus tôt durant les 3 saisons. La floraison la plus tardive a lieu
avec la variété IR4630 en HIV et avec la variété Jaya en CSF. Parmi les 5 génotypes, le
cultivar Jaya a le cycle TF le plus variable durant les deux années d'expérimentation.
4-3-2. Données saisonnières de floraison des parents et des hybrides F j •
Un exemple de données sur l'apparition foliaire et sur la floraison chez les parents
(IR29725 et IR4630) et leur descendance FI est illustré dans la Fig. 21. Les données sur la
floraison à travers 14 dates de semis séquentielles sont similaires pour les hybrides Flet
leurs réciproques. Au fur et à mesure que les cultures sont mises en place tard dans
l'année, la floraison a lieu plus précocement et le nombre de feuilles diminue. Cet effet est
moins prononcé sur cette étude (1996) que sur l'étude précédente (1995; Sié et al., 1997b),
en raison d'une saison froide beaucoup plus chaude en 1996 (cf les données climatiques).
Durant les deux années, le long cycle TF de la CSF est surtout dû aux basses températures
et non à la photopériode parce que les jours sont courts durant la CSF (Sié et al., 1997a), et
le riz est une plante à jour court (Vergara et Chang, 1985, Dingkuhn et Miézan, 1995).
Pour simplifier, nous avons regroupé les environnements en 3 groupes constitués
de 3 dates de semis, représentant la CSF, la CSC et l' HI V. Les données moyennes de la
floraison au cours de ces saisons sont illustrées sur la Fig. 22 pour IR29725, la lignée qui a
le cycle TF le plus court tout comme ses descendances Flet leurs réciproques dans des
croisements avec les quatre autres génotypes. Sur l'ensemble des quatre croisements, les
Flet leurs réciproques ont des dates de floraison proches et le cycle TF qui sont similaires
avec celui du parent précoce (IR29725). La seule différence est observée dans les
combinaisons IR29725 x IR4630. Dans ce cas, l'hybride fleurit une semaine plus tard que
IR29725 en HIVet CSC, mais une semaine plus tôt en CSF. Comme les jours sont courts
et les températures basses en CSF, alors que c'est l'opposé pour la CSC et l'HIV(Sié et
al., 1997ab), les descendances de ce croisement semblent plus photosensibles et/ou
thermo-insensible que IR29725.
Une vue d'ensemble des données saisonnières sur la floraison est illustrée dans la
Fig. 23. La précocité est strictement dominante durant l'HIV. L' HIVavec des températures
modérées et des photopériodes intermédiaires mais décroissant progressivement,

---

Tableau 6 : Cycle trempage (DT) à la floraison 50 % de 5 génotypes de riz utilisés conune
dans 20 combinaisons pour la contre saison froide (à une DT à Il,27 et 43 jours calendaires),
la contre saison chaude (CSC avec une DT à 72, 89 et 102 jours calendaires) et l'hivernage
(HlV, avec DT à 133,149 et 164 jours calendaires) en 1995 et 1996.
Génotype
Floraison Gours après trempage)
CSF 95
CSC 95
HIV 95
CSF 96
CSC 96
HIV 96
IR29725-40-3-2-2
115
99
83
112
94
82
IR4630-22-2-2
143
117
106
135
124
108
IR64
121
100
92
114
107
86
Jaya
148
123
102
137
119
lJ9
4456
129
110
92
120
III
92

---

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IR2972540-3-2-3 x IR4630-22-2
IR4630-22-2 X 1R29725-40-3-2-3
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1
1
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1
1
1
1
1
a 20 40 60 80 100 120 140
o
20
40
60
80
100 120 140
o 20 40 60 80 100 120 140
Date d'apparition des feuilles üours après tremp:lge)
Date dc Ollraisllll (jllurs apri's trcmpagl'l
Date d'apparition des feuilles (jours après trempage
Figure 21: phénulugie des hybrides FI issus de 2 croiscments réciproqucs de IR 29725-40-3-2'-2 ct IR 4630-
22-2 (Fig. 2lab) et leurs parents (2Ic) pour 14 dates de semis séqucntielles (axe vertical: date de
trempagc). La date d'nppnrition foliaire (symboles noirs) et date de Ooraison à 50 % (symboles ouverts)
sont exprimés en jours après trempage (abscisse). COS, contre saison froide; IIOS, contre saison chaude;
\\VS, hivernage.

---

Floraison Gours après trempage)
Floraison Gours après trcmpage}
Floraison Gours après trempage)
Floraison Gours après trcmpage)
140'-
140
140~-'-
C
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60
90
120
150
o
30
60
90
1:20
150
o
30
GO
90
120
150
o
30
60
90
1:20
150
Date cie trempage ( 1996)
. Date de trempage (1996)
Date de frcm pagc (1996)
Datc dc trem pagc (1996)
Figure 22: Dates moyennes de floraison Gours après trcmpage) au cours de la contre saison froide
(CDS), la contre saison chaude (HOS) et l'hivernage (WS) pour des croisements faisant intervenir 5
parents. Les données portent sur les parents et les descendances FI à partir des croisements impliquant
la variété précoce IR 29725-40-3-2-2. Chaque point est la moyenne de 3 dates de semis successives à 15
jours d'intervalle, comme indiqué sur la Fig. 21.

---

.Cycle Trempage-floraison CSF U
Cycle Trempage-floraison CSC U
Cycle Trempage-floraison HIV U
1l\\0 r~;-------;-----~-
140,.-----
140~--"'---
6
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t>
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130 1
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Figure 23: diagramme de synthèse pour le cycle trempage noraison des parents (carrés reliés par des
lignes) et les hybrides FI (symboles ronds) de croisement impliquant 5 parents en fonction de la contre
saison froide (a; CSF), contre saison chaude (b; CSC) et de l'hivernage (c; HIV).

---

Résultats et discussions
99
1
représente les conditions standards sous lesquelles les variétés tropicales de riz sont
communément testées.
La dominance génétique de la précocité sur le cycle long chez le riz avait été notée
par plusieurs auteurs (Jones, 1928, Ramiah, 1933; Chang, 1964; Kudo, 1968; Chatel et
Dechanet, 1978). Cette dominance est plus prononcée (superdominance) dans la plupart
des croisements durant la CSF, où les jours sont courts pendant la période estimée de
l'induction paniculaire « 12 heures). Les 2 croisements Jaya x 4456, 4456 x IR4630 et
leurs réciproques, donnent toujours des hybrides FI avec un cycle intermédiaire en CSF;
cela indiquê probablement que des gènes additifs affecteraient la floraison chez 4456 sous
des conditions de jours courts et de basses températures combinées.
Au cours de la CSC, quand les jours sont longs (13 heures au cours de l'induction
panicu1aire), les résultats des croisements sont plus complexes qu'en CSF et HIV. La durée
qui sépare le trempage à la floraison chez les hybrides FI est toujours voisine de celle du
parent précoce. (Exemple: IR29725 x 4456, IR29725 x IR 64, IR29725 x Jaya, Jaya x IR
64). A l'inverse, la floraison est plus tardive dans 2 croisements faisant intervenir le parent
photosensible IR4630 (IR4630 x 4456, IR4630 x Jaya). Il apparaît donc que IR29725
pourrait être un donneur pour la précocité dans des conditions de basses températures
(CSF) et de températures élevées (CSC et HIV) tandis que IR4630 apparaît comme un
donneur de sensibilité à la photopériode.
4-3-3. Effets de la température
Dans le chapitre précédent nous aVlOns montré que la précocité était
superdominante en contre-saison froide (CSF). Sachant que durant cette saison, nous
avions à faire à des températures basses et à des jours courts, ,nous avions essayé
d'analyser l'accroissement du cycle des hybrides et leurs parents en CSF par rapport à
l'HIV. La Fig. 24 illustre ces résultats. Les croisements impliquant IR 29725 confirment la
dominance de la précocité comme illustrée par la Fig. 23. Les hybrides ont eu tendance à
allonger leur cycle en CSF par rapport à leurs parents respectifs. Les croisements
impliquant IR 4630 suivent la même tendance qu'en hivernage. Les croisements
impliquant Jaya semblent être marqués par l'allongement excessif du cycle de ce parent en
contre-saison froide. De façon globale, la similarité des hybrides Flet de leur réciproque
dans presque tous les croisements (excepté Jaya x 4456; Fig. 24) indique que CSF-HIVest
héritable. En vue d'extraire l'information sur la photosensibilité sans interférence avec la
variation des températures, nous avons effectué une analyse séparée sur les observations
effectuées durant l' HIV.

---

Ecart cycle trempage-floraison CSF-HIV
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Figure 24: Paramètres de réponses phototherrnales des parents (carrés reliés par une ligne) et
les hybrides FI (symboles ronds) issus de croisements faisant intervenir 5 parents (carrés
reliés par une ligne).llifférence entre le cycle de la contre saison froide (CSF) et celui de
l'hivernage (HIV).

---

Résultats et discussions
101
4~3-4. Effets de la photopériode sous des conditions thermiquement
stables en hivernage-
Les plantes semées en hivernage (133 à 180 jours calendaires) sont soumises à des
températures stables (30°C de moyenne pour la température de l'eau d'irrigation (Sié et
al.,
ème
1997a); mais ces plantes montrent un décalage très net entre le cycle TF entre la 13
ème
(164 de jours calendaires) et la l4
date de semis (180 jours) (Fig. 9). Ces plantes
subissent la réduction de la longueur astronomique du jour au cours de la période de
l'initiation paniciulaire de 13 heures (le maximum à la latitude du site expérimental) à
environ 12,6 heures. Dans la Fig. 25, nous avons représenté le cycle TF de l' HIV en
fonction de -la longueur du jour pour un échantillon des combinaisons (date de semis
comprise entre le 3/05 et le 1/07/96). La floraison de la lignée non photosensible IR29725
et de ses croisements avec Jaya, IR 64 et 4456 sont insensibles à la longueur du jour, alors
que tous les croisements impliquant le parent le plus photosensible IR4630 (incluant
IR4630 x IR29725) donnent des descendances FI photosensibles. La réponse
photopériodique des hybrides FI de IR4630 est plus forte que celle du parent, ce qui
pourrait indiquer une superdominance de la photosensibilité.
Un digramme récapitulatif des combinaisons pour la photosensibilité dans une
variation de 12,6 à 13,1 heures est présenté en Fig. 26. Les descendances avec IR4630
comme parent tendent à être plus photosensibles que chacun des deux parents tandis que
les descendances de IR29725 sont moins sensibles que chacun des deux parents (excepté
si IR4630 est l'autre parent). Jaya, 4456 et IR 64 ne montrent ni l'un, ni l'autre des deux
caractères, leurs descendances sont généralement similaires aux parents.
4-3-5. Conclusions
Cette étude cherchait à déterminer l'héritabilité des caractères photopériodiques sur
un sous échantillon de génotypes constitué à partir d'une étude précédente, en se basant
sur un croisement mettant en jeu 5 parents. L'application des analyses statistiques
classiques pour les di allèles n'étant pas possible à cause des données manquantes, nous
avons regroupé les analyses
des
répétitions.
La dissociation des caractères
photopériodiques et thermiques a donné des résultats reproductibles pour les réponses
thermiques mais non reproductibles pour les réponses photopériodiques. Avec une
variation faible de la longueur du jour de 12,6 à 13,1 heures, et en absence de fortes
variations thermiques, les effets très nets de la photopériode et de la température peuvent
être mesurés.
Les croisements faisant intervenir IR29725 (cycle court) et IR4630 (cycle moyen),
en combinaison avec n'importe quel autre génotype utilisé dans les croisements,

---

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12.412.6 12.13 13.0
Longueur dujour à la fin de la BVP (heures)
Figure 25: Evolution de III floraison en fonction de III photopériode au cours de la période estimée de
l'initiation
pllniculaire (lP) sur
14
combinaisons
impliquant
les
pllrents
IR
29725
(le
moins
photosensible) et IR 4630(le plus photosensible). Les données sont observées sur les dates de semis
séquentielles durant l'hivernageCtrempage entre 120 et 180 jours calendaires).

---

Effet de la photopériode durant l'hivernage
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Figure 26: Diagramme récapitulatif de la sensibilité à la photopériode. Evolution du
cycle trempage-floraison est indiquée dans la figure 25. Les parents sont représentés
par des carrés reliés par une ligne et les hybrides FI et leurs reciproques par des
symboles circulaires noirs.

---

104
Résultats et discussions
confirment 1'héritabilité de la précocité de la floraison (quel que soit la saison), la
sensibilité de l'induction paniculaire aux basses températures, et la sensibilité à la
photopériode comprise entre 12,6 à 13,1 heures. Les croisements au sein des trois
génotypes, Jaya, 4456 et IR 64 ne donnent pas de résultats consistants, et les croisements
réciproques sont très hétérogènes. Trois conclusions peuvent être tirés de cette étude:
Cl) La précocité est dominante en hivernage et super dominante en contre-saison froide.
IR29725 est un donneur prometteur pour ce caractère.
(2) En dépit de la sensibilité intermédiaire aux basses températures, IR29725 se comporte
comme un donneur pour la sensibilité aux basses températures à l'IP. Ce caractère serait
dominant. Une étude précédente a aussi montré que le rythme d'apparition des feuilles de
IR29725 est anormalement insensible à la température (Sié et al., 1997b).
(3) En fin de compte, dans des conditions thermiques stables de l'HIV, IR4630 pourrait
être utilisé comme donneur du caractère 'sensible à la photopériode (dominant) alors que
IR29725 agirait comme un donneur de 'non-sensibilité à la photopériode.
A partir de la gamme limitée de génotypes qui ont fait l' obj et de la présente étude,
IR29725 peut être sélectionnée comme un parent prometteur pour les activités futures
d'amélioration variétale du riz irrigué dans les environnements semi-arides. Ce génotype
pourrait être un donneur de précocité, de faible sensibilité à la photopériode et à la
température des processus phéno1ogiques.

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106
Discussion générale
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Discussion générale
107
L'objectif de ce travail est d'améliorer la connaissance de la croissance et du
développement du riz de façon à déboucher sur la mise au point de protocoles
expérimentaux simples permettant de cribler un grand nombre de matériel génétique et la
caractérisation systématique des variétés en cours de vulgarisation. Cela permettra ainsi,
selon Peacock et Heinrich, 1984 de déterminer et quantifier la variabilité génétique.
Toutes les plantes vertes exigent une gamme de températures comprises entre 0 et
35°C pour les espèces tempérées, entre 10 et 45°C pour les espèces tropicales (Ong, et
Monteih, 1984); le meilleur rendement du riz est obtenu entre 20 et 35-40°C (Summerfield
et al., 1992)..
La température et la photopériode affectent la durée des phases du cycle du riz. La
sensibilité à la photopériode varie largement avec les cultivars et beaucoup de variétés
modernes montrent une sensibilité minimale. Par exemple, la floraison de IR 8 s'effectue à
108 jours après semis à sous une photopériode constante de 10 heures, et 109 jours sous
une photopériode constante de 14 heures (Angus et Zandstra, 1980); cette constatation a
également été faite chez le sorgho par Vaksmann et al.,1996. Les cultivars de riz varient
beaucoup pour leur cycle et la réaction vis-à-vis des changements de température et de la
durée du jour. Selon Summerfield et al., (1992), l'importance de l'effet de la température
et de la photopériode sur la durée de la préfloraison détermine l'adaptabilité relative d'un
génotype à une saison de culture normale dans une localité donnée. Les chercheurs
japonais fixent à 20-30 jours avant l'épiaison, la période la plus sensible du riz à la
photopériode. (Katayama, 1995).
Nous avons identifié dans notre étude 4 types de cultivars:
1 - les cultivars sensibles à la température mais relativement insensibles à la
photopériode (cas de IR 8, IR 1529, BG 90-2, Jaya, BW 293-2, IR 36),
2 - les cultivars relativement insensibles à la température, mais très sensibles à la
photopériode (cas de IR 4630 et ITA 123),
3 - les cultivars sensibles à la fois à la température et à la photopériode (cas de IR
42, et ITA 306),
4 - les cultivars relativement insensibles aux 2 facteurs à la fois (IR 13240, IR 64,
32XUAN).
Katayama (1995) a identifié 3 types variétaux correspondant aux 3 premiers groupes de
notre étude. Selon l'appartenance à tel ou tel type variétal, l'effet des facteurs
photothermiques n'a pas la même incidence sur la phénologie du génotype considéré.

---

108
Discussion générale
5-1. ACTION DE LA TEMPÉRATURE ET DE LA PHOTOPÉRIODE
SUR LA PHÉNOLOGIE DU RIZ
5-1-1. Le phyllochrone
Chez les céréales, l'émergence de la panicule suit de très près l'apparition de la
totalité de la feuille paniculaire. C'est pour cette raison que l'apparition des feuilles et
l'épiaison sont devenues 2 critères particulièrement importants pour l'étude de la
phénologie du riz. La température est le principal facteur environnemental agissant sur
l'apparition foliaire chez la plupart des céréales (Peacock et Heinrich, 1984, Ellis et al.,
1993, Yin et al, 1996a).
L'apparition de la feuille est contrôlée par la température au niveau du méristème
apical; alors que chez le maïs, le sorgho, le mil, ou le riz pluvial, il s'agit de la température
du sol, chez le riz irrigué c'est celle de l'eau d'irrigation qui constitue le facteur
détenninant. Il existe 3 températures cardinales: la température de base (Tbase), la
température optimale (Topt) et la température critique encore appelée «ceiling temperature»
en anglais (Tc). Ces constantes thenniques peuvent être fonction du stade phénologique du
riz (Ebata, 1990).
Notre étude a révélé une bonne relation entre le nombre de feuilles et la fin de la
BVP chez tous les cultivars étudiés. Ce phénomène a également été observé chez les autres
céréales. Bloc et al., (1983) proposent le stade «nombre total des feuilles-7» comme un
repère pour la fonnation de la panicule. La même proposition a été faite pour le riz par
Senanayake et al., (1994); L'utilisation du nombre de feuilles émergées peut être utilisée
comme un guide pour identifier l'initiation du noeud paniculaire si ce nombre est connu
d'avance. Il semble plus juste d'utiliser le nombre des feuilles pour mesurer la BVP
comme l'avaient signalé Vergara et Chang (1985).
Tout le monde s'accorde sur l'existence de relations entre la vitesse d'apparition
foliaire avec les d.j accumulés après le semis pour l'ensemble des céréales avec 2 vitesses
différentes, les feuilles précoces apparaissent plus vite que les feuilles tardives. La relation
est linéaire pour l'apparition de la première feuille. La relation est surtout de type
quadratique, ce qui semble concorder avec l'observation de Ong et Monteih, (1984) sur le
mil et le sorgho, de même que Ellis et al., (1993) sur le riz. Ce type de relation a pennis à
ces auteurs d'avoir une Tbase de 10-12 C, un Topl de 33-34 C et une Tc de 45-47 C. Dans
ce cas la valeur élevée des Top s'expliquerait par l'utilisation de la température de l'air en
lieu et place de celle de l'eau qui est moins élevée.

---

Discussion générale
109
Notre étude basée sur l'approche du phyllochrone a permis de mettre en évidence
l'importance de l'effet de la température sur le cycle du riz en agissant sur tous les stades
alors que la photopériode affecte seulement la durée de la phase de la pré-anthèse chez les
cultivars photosensibles.(Vergara et Chang, 1985, Summerfield et al., 1992, Yin, 1996).
L'originalité de notre étude réside dans la variabilité de l'effet de la température en
fonction des générations des feuilles: relation linéaire sur la première feuille, quadratique
sur les 4 feuilles suivantes et peu d'effet sur les autres feuilles. Il faut bien préciser que
ceci est lié à nos conditions expérimentales.
Ces résultats ouvrent des perspectives nouvelles quant à la sélection des matériels
pour l'environnement sahélien. La précocité de la réaction vis~à-vis de la température peut
être exploitée pour l'identification précoce de cultivars dotés d'une bonne stabilité et qui
auront une réaction du type IR13240. Li et al., (1980), Dome et al., (1981), Mani et
Sharma, (1988) ont utilisé un dispositif de criblage qui pourrait bien s'adapter à notre
étude. Les graines sont incubées pendant 72 heures après un trempage de 24 heures. Selon
ce dispositif, les graines prégermées sont ensuite placées dans un réfrigérateur pendant 10
jours. Ces auteurs ont trouvé une corrélation positive entre la tolérance mesurée de cette
manière et celle mesurée en condition naturelle à 10 ou 30 jours après le semis. Cette
technique permet de noter le niveau de sensibilité au froid et la vigueur suivant une échelle
de 1 à 9 selon laquelle:
pour la sensibilité au froid: 1= toutes les semences ont germé, plantules avec des feuilles
vertes; 3= mortalité des plantules < 30 %; 5= mortalité comprise entre 30 et 50 %; 7=
mortalité supérieure à 50 %; 9= 100 % de mortalité.
pour la vigueur: 1= plantules ayant une hauteur> 10 cm, avec les feuilles vertes; 3=
hauteur comprise entre 8 et 10 cm; 5= hauteur comprise entre 5 et 7 cm; 7= hauteur
comprise entre 3 et 4 cm; 9= toutes les plantules sont mortes ou ont une hauteur < 1 cm.
IR 8 qui est le témoin sensible dans cette expérimentation donne 60 % de survie ce qui
correspond à la note 5 (Mani et Sharma, 1988).
Une autre approche est celle utilisée par Xu et Shen, (1988). Les plantules sont
placées dans un incubateur au stade 3-4 feuilles pendant 7 jours. La température diurne est
de 10°C et la température nocturne est de 6 oc. On note 5 niveaux de sensibilité en
fonction de l'emoulement foliaire: tolérant, moyennement tolérant, moyen, moyennement
sensible et sensible. Redona et Mackill (1996) comparent la longueur de la tigelle, du
coléoptile, du mésocotyle et de la racine primaire respectivement à 18 oC pendant 15 jours
et 25 oC pendant 10 jours pour la caractérisation de la vigueur à la levée. Ces différentes
notations pourraient s'adapter à la vitesse de l'apparition foliaire en y ajoutant le comptage

---

1
Il 0
Discussion générale
du nombre des feuilles. Il pourrait être envisageable de mettre au point une méthode qui
permettrait de contrôler en conditiem expérimentale les valeurs de Topt et Tbase et de mieux
préciser la réactivité des génotypes en condition de stress thermique.
5-1-2. La phénologie
Le riz, le maïs, le sorgho et le mil sont toutes des plantes à jour court donc
nyctipériodiques. Le cycle peut se résumer en 3 phases de développement: de la levée à
l'initiation florale (GS1) ou phase végétative - de l'initiation florale à l'anthèse (GS2) ou
phase florale - de la floraison à la maturité physiologique ou phase de maturation ou
fructifère (Franquin, 1984, Ong et Monteih, 1984, Hammer et al., 1989).
La phase la plus variable est la phase végétative; les moins variables, sont la phase
florale ou reproductive et la phase fructifère ou de maturation. La durée de la phase
végétative dépend à la fois du cultivar et des conditions du milieu. La précocité d'un
cultivar est donc fonction essentiellement de la durée de la phase végétative (Bloc et al.,
1983). Il est difficile de caractériser la fin de cette phase. La différence de cycle entre 2
cultivars dans les conditions optimales de culture se situe au niveau de la longueur de la
phase GSI de chaque cultivar.
Chez le riz, la phase végétative comporte une phase juvénile encore appelée phase
végétative de base (B VP) et une phase photosensible (ou P SP) bien caractérisée. Cette
phase juvénile est fortement déterminée par la température et ne semble être affectée ni
par la photopériode ni par la vernalisation (Angus et a!., 1980; Summerfield et al., 1992).
La variabilité de la BVP reste plus faible que celle du cycle semis-floraison ce qui
confirme que la phase inductive est la principale source de cette variabilité. Cela
représente 1/3 environ pour la variation de la B VP et 2/3 pour la durée de la P SP. La
particularité est que la B VP est essentiellement soumise à l'action de la température
contrairement à la PSP qui subit à la fois les effets de la température et de la photopériode.
La variation de la BVP est de 13 jours pour IR64 contre 25 jours pour celle de la PSP. Jaya
quant à elle a une BVP qui varie de 20 jours et une PSP qui varie de 28 jours pour les Il
dates de semis considérés.
Les plantes d'origine tropicale sont généralement photosensibles, contrairement à
celles d'origine tempérée ou de hautes latitudes (Webster et Cruzado 1972). Selon
Hammer et al, (1989), la sensibilité à la photopériode semble être liée à la thermopériode
(température nocturne, température jour/nuit). Cette sensibilité au thermopériodisme est
signalée par la plupart des chercheurs sur le mil, sorgho, mais et riz (Webster et Cruzado,
1972, Yin et al., 1996b). Pour ces auteurs, ces plantes étant nyctipériodiques, c'est la

---

Discussion générale
III
1
température nocturne qui aurait le plus d'effet sur le développement. Pour Vergara et
Chang, (1985), la température nocturne serait aussi importante que la photopériode pour
induire la floraison du riz. Yin et al., (1996b), signalent une absence de relation entre le
photopériodisme et le thermopériodisme. Pour Summerfield et al., (1992), c'est la
moyenne de la température journalière comprise entre la Tbase et la Topt. Ce phénomène est
dépendant du génotype considéré. De nouvelles études s'avèrent nécessaires pour élucider
les raisons des effets différents du thennopériodisme.
Vergara et Chang (1976) classent les cultivars en 3 types selon la durée de la BVP
et de la PSP:
1. Cultivars non photosensibles: PSP inférieure à 30 jours et B VP courte à longue.
2. Cultivars faiblement photosensibles, qui accroissent la durée de leur cycle quand
la photopériode est supérieure à 12 heures: PSP >30 mais il y a floraison quel que soit la
durée du jour.
3. Cultivars fortement photosensibles: B VP courte (pas plus de 40 jours).
On retrouve ces caractéristiques parmi les lignées tests utilisées par Okumoto et al.,
(1996). Selon ces auteurs la B VP est déduite de la durée du cycle semis-épiaison
correspondant à une durée de jour de 10 heures.
La vitesse de mise en fleurs est supposée être influencée par la photopériode
jusqu'à l'initiation paniculaire après laquelle son effet est négligeable. On peut ignorer la
sensibilité à la photopériode après l'initiation paniculaire du fait que les effets
photopériodiques sont négligeables par rapport à ceux précédent l'initiation paniculaire
(Ndiaye, 1995).
Bien qu'il existe des cultivars non photopériodiques parmi les cultivars tropicaux
de sorgho et de mil, leur utilisation reste très limitées en raison de la précocité de leur
cycle. Ils sont surtout utilisés pour la période de soudure ou dans des zones où la période
de végétation des cultures est très courte (Franquin, 1984).
L'intérêt des cultivars non-photopériodiques est leur souplesse d'emploi puisqu'ils
ne fleurissent pas à date fixe, au contraire des cultivars absolument photopériodiques. Ce
caractère permet de caler leurs phases de floraison et de fructification en conditions
hydriques optimales; ou de les semer en tout début de saison afin d'assurer la soudure. Il
conviendrait de pouvoir allonger leur cycle, jusqu'à 100 jours par exemple, afm
d'améliorer leur potentiel de productivité. Si dans les régions intertropicales, en présence
d'un approvisionnement correct en eau (soit par la pluie, soit par l'irrigation), les
températures sont presque constantes, les plantes peuvent être cultivées à tout moment et

---

112
Discussion générale
les cultivars non photosensibles sont nécessaires pour que leur maturité ne soit pas
influencée par la longueur du jour (Webster et Cruzado, 1972).
Faut-il rechercher du matériel photosensible pour la riziculture irriguée au Sahel?
Le cycle semis- floraison est généralement long en contre-saison froide (CSF), plus
court en hivernage (HIV) et intermédiaire en contre-saison chaude (CSC) à l'exception des
cultivars photosensibles. Ceci est lié à des basses températures en CSF, des jours plus
longs en CSC et des températures et photopériodes intermédiaires en hivernage. IR 64 est
le cultivar qui présente la plus faible variation (seulement 23,7) jours entre 2 saisons, par
opposition à BG 90-2 qui présente une variation plus importante (53 jours). IR 42 et IR 8
ont augmenté leur cycle durant les 2 contre-saisons, alors que IR 13240, IR 64 et
32XUAN ont un cycle pratiquement stable. IR4630 et ITA 123 ont montré un
accroissement modeste du cycle durant la CSF. Les cultivars les plus populaires au Sahel
ont un accroissement de leur cycle de 30 à 40 jours dû la température et de 10 à 20 jours à
cause de la photopériode. Cela revient à dire soit que la thermosensibilité l'emporte sur la
photosensibilité du point de vue de l'action de l'environnement, soit que l'accent a été mis
sur la sélection de cultivars non sensibles à la photopériode.
Les cultivars traditionnels de riz cultivés dans les bas-fonds étaient photosensibles.
Ce caractère est une forme d'adaptation à la riziculture traditionnelle. Cette culture
exclusivement pratiquée en hivernage, était généralement mise en place dès les premières
pluies, au moment où la durée du jour est longue. Les cultivars déclenchaient leur
initiation paniculaire pendant la période de jours courts au moment où la pluviométrie est
abondante. La floraison a lieu 2 à 3 semaines avant la fin des pluies; la formation de la
structure paniculaire et le remplissage des graines se faisaient dans de bonnes conditions.
Cette situation est similaire pour le sorgho et le mil (Webster et Cruzado, 1972; Franquin,
1984; Vaksmann et al., 1996). Un des avantages de l'adaptabilité des cultivars
traditionnels photosensibles est le fait qu'en cas de semis tardif dû à un retard des pluies
l'initiation paniculaire s'effectuait durant la même période. La maturation groupée permet
d'éviter les attaques d'oiseaux. L'inconvénient est qu'avec la réduction de la pluviométrie,
ces cultivars n'arrivent pas à boucler leur cycle entraînant des échaudages atteignant
parfois 100%.
Cette situation ne s'applique pas à la riziculture irriguée au Sahel. En effet la
contre-saison ne favorise pas les cultivars photosensibles en raison de la longueur de la
durée du jour qui a tendance à allonger considérablement le cycle de ces types de cultivars,
alors qu'en hivernage, le cycle devrait être plus précoce afin d'éviter le froid de
Novembre. La complexité de l'interaction température x photopériode a pour conséquence

---

Discussion générale
113
une mauvaise appréciation du comportement des cultivars dans l'environnement sahélien.
-
L'élimination de la photopériode à travers la sélection de cultivars non photosensibles
permettrait de se focaliser sur la question liée à la température.
5-2. OBJECTIFS DE SÉLECTION
Les programmes de sélection, ont pour objectif d'augmenter le nIveau de
productivité dans des conditions de culture non limitantes. La recherche d'un haut
potentiel de rendement, doté de grain de bonne qualité et une stabilité du rendement doit
éliminer le comportement photopériodique des cultivars améliorés.
- La diminution de la taille des plantes et de la production de la biomasse pourrait mieux
valoriser les engrais et l'irrigation, donc répondre ainsi à l'intensification;
- Le raccourcissement de la longueur des cycles culturaux permettrait une meilleure
optimisation du calendrier cultural;
- L'amélioration de l'aptitude du matériel végétal de la culture dans des zones ou périodes
de durée du jour différente, répondrait bien aux conditions environnementales du Sahel
pour la riziculture irriguée.
La stabilité des rendements suppose l'adaptabilité à l'environnement thermique et
aux fluctuations saisonnières, l'adaptation aux problèmes édaphiques (salinité et
alcalinité), la résistance aux ravageurs et la concurrence des adventices.
La recherche s'orientera donc vers des plantes semi-naines, précoces, à haut
rendement, insensibles à la photopériode, dotées d'une tolérance moyenne à la salinité et à
l'alcalinité et d'une tolérance aux températures extrêmes surtout durant la phase
reproductive.
La recherche variétale doit en outre permettre d'accroître la productivité dans les
périmètres irrigués au Sahel, en raison du coût élevé des investissements qu'il faut
rentabiliser.
L'importance de l'effet de la température et de la photopériode sur la durée de la
préfloraison détermine l'adaptabilité relative d'un génotype à une saison de culture
normale dans une localité donnée. Une meilleure compréhension génétique de la précocité

---

114
Discussion générale
s'avère donc nécessaire po~r permettre la sélection de matériel répondant aux critères
exposés plus haut.
5-3. LA COMPRÉHENSION GÉNÉTIQUE DE LA PRÉCOCITÉ
Chez le riz, la phase végétative comporte 2 composantes: BVP+PSP. Cette phase
est la plus variable du cyde global; la durée de cette dernière détermine celle du cycle du
cultivar concerné (Vergara, et Chang, 1985). Cette phase B VP (encore appelée phase
juvénile par Franquin, 1974) est incompressible. Selon Senanayake et al., (1994), les
cultivars tardifs OJlt une plus longue phase végétative et produisent plus de feuilles.
L 'hérédité de ces 2 caractères a intéressé Chang et al., (1969). Ces auteurs ont noté la
dominance des B VP courtes sur les cultivars à BVP longues. Ce même résultat est
confirmé par Hammer et al., (1989) sur le sorgho pour la phase végétative et par Chatel et
Dechanet, (1978) pour le cycle semis-début épiaison. La B VP et la P SP, selon Vergara et
Chang, (1985), sont 2 phases de croissance séparées et contrôlées par des gènes différents
(El et Se). La durée de la BVP serait sous le contrôle de 3 gènes (E/). La précocité chez les
variétés non sensibles est héritée comme un caractère dominant (Chang et al., 1969).
Chang et Li., (1979) estiment que l'héritabilité du caractère durée du cycle semis-
épiaison se situe entre 53 à 95% pour les F2. Les croisements effectués entre parents
insensibles à la photopériode et ayant des BVP différents, montrent fréquemment une
dominance ou une superdominance de la précocité pour les FI. Selon ces mêmes auteurs,
cela s'expliquerait par le contrôle de la B VP par une série de gènes El dominants
contrôlant la durée de la B VP. Chatel et Dechanet (1978) confirment également la
dominance et la superdominance pour la précocité avec une héritabilité moyenne de 30%.
Les gènes El pourraient expliquer le contrôle monogénique ou multigénique de la date
d'épiaison avec la dominance partielle de la précocité sur le cycle long (Chang et Li,
1979).
Selon Vergara et Chang, (1985), la forte photosensibilité serait contrôlée par 1 (Se)
ou 2 (Se J et Se2) gènes dominants; Sous de longues photopériodes, Se aurait une action
épistasique sur les gènes Er Un des 6 allèles impliqués dans la sensibilité au
photopériodisme est lié à un des loci complémentaires de l'apex coloré.
Les variétés insensibles ont un gène récessif i-se qui modifie le taux de ségrégation.
Les variétés photo -sensible diffèrent par leur photopériode critique (Pc); la différence de
la Pc et de la P
chez ces variétés expliquerait partiellement l'exemple complexe des
Opl
différents types d'épiaison quand 1.es variétés et leurs descendances sont semées à des
dates différentes ou sous des latitudes différentes (Chang et al. 1969).

---

Discussion générale
115
Okumoto et al., (1996) identifièrent 3 gènes (Sel, El et Ell) qui contrôleraient la
date d'épiaison (cycle semis-épiaison). Se contrôlerait la sensibilité à la photopériode de
même que El, E2 et E3. Ell contrôlerait la durée de la BVP. Selon ces auteurs, la
différence des cycles semis-épiaison dépendrait de la présence allélique sur les loci E et
Se. La forte sensibilité à la photopériode est due à la complémentarité entre El et Se-r (ou
Se-r). L'allèle récessif efl allonge la BVP. L'effet efl sur la BVP est renforcé par Se-le.
Le tableau 7 en annexe IV récence les études et la localisation chromosomique
grâce aux marqueurs moléculaires des gènes pouvant intervenir dans la durée du cycle.
5-4. L'ÉLARGISSEMENT DE LA BASE GÉNÉTIQUE
5-4-1. Conversion de lignées photosensibles en non photosensibles.
1
Chez le sorgho et le maïs, le transfert de gènes des variétés photosensibles
tropicales dans les variétés photo-insensibles tempérées permet d'élargir la base génétique
1
du matériel à la disposition des sélectionneurs en zones tempérées (Webster et Cruzado,
1972). Le matériel reconverti ou partiellement reconverti pourrait être également
1
bénéfique pour les sélectionneurs des pays tropicaux, surtout ceux qui peuvent utiliser du
matériel non photosensible. Ils pourront ainsi disposer de bonnes sources de résistance aux
1
maladies et aux insectes, et d'un matériel de bonne qualité.
Chez le riz on sait qu'il existe une diversité génétique importante dans les cultivars
1
traditionnels de bas-fonds qui est le plus souvent peu utilisée. Par ailleurs les variétés
sélectionnées pour la riziculture irriguée ont été pour l'essentiel introduites à partir de
1
l'Asie. On peut améliorer le matériel traditionnel en vue de son adaptation aux conditions
sahéliennes.
1
Le matériel ainsi obtenu peut être utilisé dans un programme de sélection
1
récurrente en vue d'y incorporer d'autres caractères intéressants. Peu de sélectionneurs
s'intéressent au développement de populations comme outil de sélection. La méthode de la
1
sélection récurrente pourrait permettre de créer une population supérieure qui pourrait être
mise à la disposition des agriculteurs comme variété ou de sélectionner des génotypes
1
supérieurs qui pourraient être vulgarisés comme variété pure. Dans la pratique, les variétés
sélectionnées sont croisées avec des variétés génétiquement stériles. Les semences des
1
stériles sont mélangées et semées dans des parcelles isolées. Les panicules des stériles
dans ces parcelles sont pollinisées à leur tour au hasard par des plantes fertiles. Les stériles
sont étiquetés à l'épiaison et un grand nombre de semences sont récoltées en bulk et
1
1

---

116
Discussion générale
ressemées. On petit y incorporer dans une population les variétés photosensibles et les
variétés non -photosensibles.
5-4-2. La sélection assistée par marqueurs moléculaires
Les études de génétiques quantitatives sont maintenant facilitées par l'utilisation de
marqueurs moléculaires. Les marqueurs issus du polymorphisme des fragments de
restriction de l'ADN (RFLP) présentent de nombreuses qualités qui en font des marqueurs
privilégiés pour la réalisation de carte de liaison génétique et pour le suivi des caractères
lors des croisements ou de rétrocroisements (Paczek, 1996). L'avantage de ces marqueurs
est qu'ils sont en nombre quasi illimité, neutres, c'est à dire que leur état allélique n'a pas
d'influence sur le phénotype; ils sont codominants (les différences alléliques présentes
chez un individu hétérozygote peuvent être détectées) et, sont décelables quel que soit
l'origine du tissu analysé ou le stade de développement de l'individu. Des cartes saturées
en ont été construites récemment chez de nombreuses plantes (Causse et al., 1994; Kurata
1
et al., 1994).
1
De très nombreux caractères manifestent une variation quantitative continue dans
les populations en ségrégation et sont sous la dépendance de plusieurs locus qui peuvent
1
interagir entre eux ou avec le milieu. La cartographie génétique de population en
ségrégation pour ces caractères permet de localiser ces locus ou QTLs (Quantitative Trait
Loci). La plupart des cartographies utilisent des F2 ou des populations issues de
1
recroisement qui sont difficiles à reproduire et ne permettent pas toujours d'obtenir de
bonnes valeurs phénotypiques (de Vienne et al., 1997). Récemment beaucoup d'études
1
utilisent les haploïdes doubles (RD) pour établir la carte génétique et localiser les QTLs,
parce que, particulièrement chez le riz, les lignées sont génétiquement homozygotes après
1
une simple génération, et qu'elles peuvent être propagées sans ségrégation (Chaofu Lu et
al., 1997).
1
L'identification des QTLs pour un ensemble de caractères quantitatifs permet
1
d'envisager leur utilisation en sélection par les marqueurs qui leur sont liés .. Selon de
Vienne et al. 1997, l'utilisation des QTLs pourrait permettre d'atteindre les objectifs
suivants:
1
- l'amélioration des performances par l'accumulation d'allèles favorables du
1
rendement, à la résistance à la verse et aux pathogènes.
1
- l'amélioration de la sta.~ilité des variétés par l'accumulation des QTLs
généralistes pour la création de variétés performantes dans une large gamme de milieux.
1
1

---

Discussion générale
117
l'amélioration de l'adaptation a un milieu donné, en cumulant des QTLs
spécialistes de ce milieu.
Ces 2 derniers objectifs pourraient bien s'appliquer dans l'environnement Sahélien,
dans la mesure ou ils nous permettront de mettre au point des cultivars bien adaptés à
l'environnement avec une précocité élevée et une bonne tolérance au froid (TOpt élevé et
Tbase faible) avec un rythme d'apparition foliaire du type IR13240.
Redona et Mackill, (1996) ont identifié et cartographié les QTLs liés à la vigueur à
la levée dans 2 environnements thermiques (18 C et 25 C). Partant de l'importance de ce
caractère en condition de basse température; ces auteurs caractérisent la vigueur, par la
mesure de la longueur de la tigelle, du coléoptile, du mesocotyle et de la racine primaire
chez la jeune plantule. Ils ont identifié 4 QTLs qui contrôleraient la longueur de la tigelle,
2 autres celle de la racine et du coléoptile et 5 celle du mesocotyle.
Chaofu Lu et al., (1997) ont utilisé des populations haploïdes doublés (HD) pour
identifier les régions chromosomiques associées à certains caractères agronomiques
importants et mesurer l'interaction GxE en comparant les localisations des QTLs générés
dans 3 environnements.
1
Pour le cycle semis-épiaison, seul 4 QTLs (hdJ, hd8, hdJOa et hdJOb) sur un total
de 22 ont pu être identifiés comme étant significatifs dans au moins un des
1
environnements. La proportion de la variation phénotypique expliquée par des QTLs
individuels varie de 9,3 à 35,4 %. Aucun QTLs n'est significatif dans tous les
1
environnements. pour le cycle semis-épiaison et la hauteur cela veut dire que ces
caractères sont sensibles aux environnements; la date d'épiaison du riz étant influencée par
un certain nombre de facteurs environnementaux comme la longueur du jour et la
1
température. Dans la présente étude, qui ne faisait pas intervenir la réaction à la
photopériode, on a pu trouver une concordance entre la localisation des QTLs de précocité
1
(hlOa et hlOb) identifiés par ces auteurs et celle du gène Efidentifié par Chang et Vergara,
(1971) ce qui voudrait dire que l'un des QTLs de la précocité est localisé sur le même
1
chromosome 10.
1
Un autre aspect intéressant de l'utilisation des QTLs est de pouvoir s'affranchir des
corrélations défavorables en sélection. Une des corrélations que l'on peut espérer
1
diminuer est la corrélation défavorable entre le rendement et la précocité (de Vienne et al.,
1997). L'accumulation de QTLs spécifiques de chacun des caractères permettra alors de
1
créer du matériel à la fois plus précoce et plus productif. On peut également choisir
1

---

118
Discussion générale
,
"
1
d'accumuler les. QTLs communs, qui augmentent le rendement, malS diminuent la
précocité, et compenser la perte de précocité en intégrant dans le génotype les QTLs
spécifiques de la précocité: on fabriquera alors des génotypes plus précoces à rendement
maintenu à un niveau moyen.
Cet aspect de corrélation négative est également confirmé par Redena et Mackill
(1996) qui montrent l'existence d'association avec la vigueur à la levée, de caractères
défavorables contre sélectionnés tels la grande taille, la sensibilité à la verse, la taille des
grains et la longueur du cycle.
En se limitant à l'étude des cartographies basées sur les QTLs parî'évaluation de
phénotypes sur un seul environnement, on néglige l'interaction Génétique x
Environnement qui est une composante essentielle influençant l'expression des caractères
quantitatifs. L'expression des allèles à des QTLs à travers les saisons et les sites est une
considération importante en amélioration des plantes. En raison de l'importance des
moyens nécessaires pour analyser les différents paramètres d'adaptabilité, l'utilisation
précoce des QTLs correspondants et leurs interaction Génotype x Environnement pourrait
être d'une aide appréciable au niveau de l'amélioration des plantes. Il est donc évident
qu'avec les outils modernes de la biologie moléculaire, l'utilisation des informations sera
facilitée par une collaboration étroite entre sélectionneurs et biologistes moléculaires
(Robertson, 1988).

---

· VIT

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Conclusion générale et perspectives

---

Conclusion générale et perspectives
121
1,
Les composantes phénologiques de la variation du cycle végétatif du riz dans un
environnement très variable comme le Sahel ont été évaluées sur 3 cultivars à partir d'un
semis échelonné. Des observations détaillées sur l'apparition foliaire, la floraison, les
températures de l'eau et de l'air ont été analysées par une approche de modélisation. Deux
sources majeures de variabilité ont été identifiées: Cl) les retards dus aux effets thermiques
de la germination et de l'apparition des générations précoces des feuilles; et (2) les retards
dus aux effets photothermiques sur l 'induction florale au cours de la phase inductive (PIP)
ou (PSP).
Les générations précoces des feuilles ont une température optimale distincte de
23°C, alors qué-la germination et l'apparition des générations tardives des feuilles ne
montrent pas de température optimale au sein de la gamme mesurée. La température de
base est similaire pour la germination et les générations précoces des feuilles, mais elle ne
peut pas être mesurée de façon précise.
La variation saisonnière du cycle semis floraison est de 45 jours pour IR 64 et 63
jours pour Jaya; elle est associée avec une variation importante du nombre des feuilles
pour tous les cultivars, y compris le cultivar non photosensible l Kong Pao. Un tiers de la
1
variation du cycle pourrait être dû à la variation de la phase végétative de base (BVP), et
les deux tiers (2/3) à la variation de la phase d'induction paniculaire (PSP) après la BVP.
1
La température de l'eau serait la source de cette variation.
1
La diversité des températures de base et optimum peuvent être rapidement
mesurées dans une série de tests de germination dans des environnements thermiquement
1
variables. Dans la présente étude, le modèle LAP a été utilisé pour identifier les stades
phénologiques et les causes spécifiques de la variation du cycle végétatif de ses cultivars.
1
L'étude de 18 génotypes a permis de confirmer la nature linéaire de la relation
1
entre 'durée du trempage et l'apparition de la 1ère feuille'. IR 13240-108-2-2-3 qui à une
certaine stabilité du comportement durant les différentes campagnes se montre très peu
1
sensible à la température et à la photopériode.
Nos résultats indiquent que l'adaptation du riz à des environnements semi-arides,
1
(généralement variables en température et photopériode), dépend partiellement du rythme
d'apparition foliaire (stade plantule) et de l'induction florale (post-B VP) ou PSP sous
1
l'action de l'environnement. Le rythme d'apparition des feuilles précoces est gouverné par
une température optimale qui varie significativement selon les génotypes, toutefois la
1
variation absolue des Topt est faible (21,7 à 24,6 OC). Les données actuelles ne permettent
pas de tirer des conclusions en rapport avec les Tbase- Les basses T opt sont associées à des
1
rythmes d'apparition foliaire rapide durant le stade plantule. Ces observations une fois
1

---

122
Conclusion générale et perspectives
validées sur une large gamme de génotypes, pourraient dans le futur, constituer la base
d'un système de criblage peu coûteux utilisant des petits incubateurs avec thermostats.
Cela pourrait être appliqué à des environnements rizicoles au-delà du Sahel comme les
environnements tempérés affectés par le froid en début de saison.
Pour les interactions photopériode x température sur les inductions florales, nous
ne sommes pas en mesure de déterminer les températures critiques comme la Tbase OU Topt.
Toutefois la thermosensibilité de l'induction florale semble varier considérablement en
fonction des génotypes ce qui a pour conséquence de rendre potentiellement les génotypes
non photosensibles très photosensibles dans des conditions de basses températ~res. Bien
que ce phénomène soit d'une grande pertinence pour la sélection du riz -pour les
environnements arides ou d'altitude, il ne pourrait pas se prêter facilement au criblage
variétal dans des environnements contrastés. Une fois que la génétique des interactions
température x photopériode est bien comprise, la meilleure approche pour la sélection
variétale passera probablement par l'utilisation de marqueurs.
Des études précédentes (Dingkuhn et al., 1995; Dingkuhn et Miézan, 1995)
confirment nos résultats selon lesquels les caractéristiques génotypiques photothermiques
sont liées à l'adaptation agronomique des génotypes aux environnements, probablement
au-delà d'un effet simple sur la durée du cycle.
1
L'étude de 1'héritabilité des caractères photopériodiques sur des croisements faisant
1
intervenir 5 génotypes issus des 18 qui ont fait l'objet de l'étude précédente nous a permis
i
de tirer un certain nombre de conclusions. La dissociation des caractères photopériodiques
et thermiques a donné des résultats reproductibles pour les réponses thermiques mais non
reproductibles pour les réponses photopériodiques. Avec une variation faible de la
1
longueur du jour de 12,6 à 13,1 heures, et en absence de fortes variations thermiques, les
effets très nets de la photopériode et de la température peuvent être mesurés.
1
Les croisements faisant intervenir IR29725 (cycle court) et IR4630 (cycle moyen),
en combinaison avec n'importe quel autre génotype utilisé dans les croisements,
1
confirment 1'héritabilité de la précocité de la floraison quel que soit la saison, la sensibilité
de l'induction paniculaire aux basses températures et la sensibilité à la photopériode
1
comprise entre 12,6 à 13,1 heures. Les croisements au sein des trois génotypes, Jaya, 4456
et IR 64 ne donnent pas de résultats consistants, et les croisements réciproques sont très
1
hétérogènes. Trois conclusions peuvent être tirés de cette étude:
1
(1) La précocité est un caractère strictement dominant en hivernage, et super dominant en
contre-saison froide. IR29725 est donneur prometteur pour ce caractère.
1
1

---

Conclusion générale et perspectives
123
(2) En dépit de la sensibilité intermédiaire aux basses températures, IR29725 se comporte
comme un donneur pour la sensibilité aux basses températures à l 'IP. Ce caractère serait
dominant. Une étude précédente a aussi montré que le rythme d'apparition des feuilles de
IR29725 est anormalement insensible à la température (Sié et al., 1997b).
(3) En fin de compte, dans des conditions thermiques stables de l'R/V, IR4630 pourrait
être utilisé comme donneur du caractère «sensible à la photopériode» (dominant) alors que
IR29725 agirait comme un donneur de «non-sensibilité à la photopériode».
A partir de la gamme limitée de génotypes qui ont fait l'objet de la présente étude,
IR29725 peut être sélectionnée comme un parent prometteur pour les activités futures
d'amélioration variétale du riz irrigué dans les environnements arides. Ce génotype
pourrait être un donneur de précocité de faible phot08ensibilité et de faible sensibilité à la
température pour les processus phénologiques.
[
Cette classification s'est révélée plus complexe encore quand nous avions essayé
d'analyser la variation des cycles en fonction des campagnes. Cela confirme l'analyse de
1
Katayama (1995) selon laquelle chaque région a son modèle de photopériodisme et de
thermosensibilité. Cela devra nous amener pour le Sahel à identifier le site le plus
1
représentatif pour le criblage de notre matériel. Les résultats obtenus à Ndiaye et Fanaye
semblent confirmer ceux obtenus pour certains cultivars dans d'autres régions du Sahel
(IR 13240, !TA 123, IR 8, IR1529..). C'est sur ces sites que Dingkuhn et Miézan (1992)
1
ont noté une variation de température de 10,5 C à 45,S C en 2 mois.
1
La riziculture irriguée au Sahel devient une composante importante du système de
la production du riz en Afrique de l'Ouest sur le plan régional; le besoin d'un germplasm
1
de riz spécifiquement adapté à l'environnement socio-économique, physique et biologique
du Sahel devient nécessaire. En plus de ses performances sur le plan du rendement, les
1
nouveaux gerrnplasm doivent contribuer à la durabilité du système en résistant au stress
atmosphérique (comme les hautes et basses températures), les conditions de sols
1
défavorables (par ex. la salinité et l'alcalinité), aux adventices et à la pression parasitaire.
1
Dans le système de double culture, la principale culture d'hivernage est mise en
place entre Juin et Août en fonction de la disponibilité de l'eau d'irrigation et la récolte de
la culture précédente. Pour cette saison, à l'exception des mises en place tardives avec des
1
variétés inappropriées, les conditions du climat durant la phase végétative et une grande
partie de la phase reproductive sont favorables. La CSF souffre à la fois de l'allongement
1
du cycle et du stress dû au froid. La CSC est affectée par des températures basses et
variables durant la germination et la croissance végétative (températures minimales de 5 à
1
1

---

124
Conclusion générale et perspectives
!
10 C) suivies parfois par des chaleurs extrêmes (au-dessus de 50 C pour la température
maximale). au cours de la phase reproductive d'Avril à Juin.
En raison du caractère limité et de l'indisponibilité à temps des intrants, des crédits
et des équipements, le système de production du riz irrigué doit être plus diversifié et être
plus flexible. De nouveaux cultivars avec des cycles différents et plus stables pourraient
procurer aux riziculteurs plus d'option pour le choix variétal et le calendrier cultural.
La qualité du grain doit rencontrer la préférence des consommateurs. La majorité
des consommateurs préfèrent des grains longs et fins.
Avec l'intensification et la diversification de la culture du riz irrigué au Sahel, les
maladies comme la pyriculariose, la maladie des stries bactériennes (BLB) et la mosaïque
jaune du riz (RYMV) sont devenues des problèmes majeurs. Par ailleurs, les insectes
ravageurs tels les foreurs, la mouche blanche, les punaises et la cécidomyie posent de gros
problèmes à la riziculture sahélienne.
1
Un objectif commun pour la plupart des programmes d'amélioration variétale du
1
riz au Sahel est d'obtenir des variétés avec un rendement élevé et stable sous les conditions
environnementales locales, adaptées à la double culture riz sur riz et résistantes ou
1
tolérantes aux principaux stress biotiques et abiotiques.
1
L'objectif de l'amélioration du germplasm est de développer des variétés de riz
améliorées avec une large base génétique, adaptées al' environnement Sahélien et
1
convenable à un système de production de riziculture irrigué durable au Sahel. La stratégie
adoptée sur la Station de Recherche se caractérise par une totale intégration de la sélection
1
avec des recherches physiologiques, agronomiques et écologiques. Cette stratégie s'intègre
parfaitement sur le plan régional avec les Programmes nationaux à travers le mécanisme
1
des groupes d'action (Miézan et Sié, 1995).
Tout comme les contraintes maladies, insectes et conditions de sols défavorables, la
1
réaction aux conditions phothermiques doit être considérée comme une contrainte à part
entière. Pour ce faire nous préconisons le criblage d'une centaine d'JET (Initial Evaluation
1 Trial) en hivernage et en contre-saison chaude de la saison suivante. A l'issue de ce double
criblage, on pourrait retenir les génotypes qui ont présenté le cycle le plus stable afin de
1 procéder à une étude élargie à d'autres caractères dans une ON (Observational Nursery).
Les parcelles seront plus grandes et l'on limitera le nombre d'entrées à 50 au maximum.
1 Une seule campagne d'évaluation pourrait suffir à ce stade. Les meilleurs génotypes
pourraient être testés dans un essai AIT (advanced Yield Trial) qui au contraire des deux
1 essais précédents sera doté d'un dispositif statistique (bloc de Fisher). A ce stade les
génotypes seraient déja évalués durap.t 4 campagnes ( 2 hivernages en lET et ON; 2 CSC
en lET et A YI). Pour une bonne confirmation des performances, une i me AIT peut
1

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Conclusion générale et perspectives
125
!
s'avérer nécessaire avant de nommer les génotypes pour les programmes nationaux des
Pays membres de l'ADRAO. Il conviendrait d'ajouter quelques caractères supplémentaires
comme le comptage hebdomadaire du nombre des feuilles, la date d'apparition de la
feuille paniculaire et la date de début épiaison sur un certain nombre de plantes. Les
données thermiques de l'eau et de l'air sont nécessaires de même que les données sur la
photopériode.
Parallèlement à cette étude, il serait judicieux d'entreprendre Une étude en milieu
contrôlé en s'inspirant des travaux de l'Institut International de la Recherche Rizicole
(IRRI) tels que décrits plus haut afin d'identifier les meilleurs génotypes dotés d'une
bonne vigueur à la levée à la germination. Ces informations pou'rraient permettre
d'effectuer un choix, le plus objectif possible, pour la constitution de l'ON «Adaptation
aux conditions phototherrniques».
Ces 2 approches permettront l'identification de têtes de lignées pour la création de
variétés performantes en transférant plusieurs caractères favorables avec l'appui des
marqueurs moléculaires.
1
La Station AD RAO/Saint Louis pourrait se charger du criblage pour l'adaptation
aux conditions photothermiques et la salinité et d'autres pays pourraient avoir la
1
responsabilité (en collaboration avec les chercheurs de l'ADRAO concernés) pour d'autres
caractères tels la dégradation des sols, la résistance à la virose, la résistance à la
1
pyriculariose et la résistance aux insectes et, la qualité de grain. La coordination sera
effectuée par l' ADRAO/Saint Louis qui se chargera de constituer les lots de semences à
1
envoyer aux différents coopérateurs avec l'aide de la cellule INGER/Groupe d'action.
Cette stratégie permettra une intégration totale de la sélection avec d'autres disciplines
1
comme la physiologie, l'agronomie, l'économie et sur le plan régional, une meilleure
intégration des programmes nationaux.
1
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Conclusion générale et perspectives
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1
1
1
1
1
1
!
VITII
1
!
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
[:~,:~;:~X'~:L·lL:,:2:::~':)f~;~;,~:'~::.:::\\", .'

---

140
Annexess
1-
'-,:;'.
:.::'

---

------ -
ANNEXE 1
SUPERFICIES ET PRODUCTIONS DES CEREALES ET DU RIZ (FAO, 1993b)
CEREALES
RIZ
1990
1991
1992
1990
1991
1992
Superf
Product
Superf
Product
Superf
Product
Superf
Product
Superf
Product
Superf
Product
Monde
702779
1950909
695657
1882233
699.588
1952224
146688
521140
146970
517875
147168
525475
Afrique
73457
88031
79061
98941
79270
83702
6289
12422
6821
13545
6930
14011
Burkina Faso
2659
1518
2801
2455
2742 F
2332
23
48
18
39
22F
49
Caméroun
783
838
845
1003
780 F
905 F
11
55
15 F
90*
15 F
90 F
Mauritanie
122
105
148
105
124 F
74
14
52
15 F
42
5 F
18*
Mali
2439
1772
2547
2415
2297 F
2156
197
282
250 F
454*
230 F
405*
Niger
4147
1690
6579
2470
7559
2258
30 F
73*
30 F
75
30 F
70*
Sénégal
1229
952
1146
970
1 086 F
857 F
73 F
156
73 F
194
74 F
177
,
Tchad
1119
602
1310
812
1 412 F
915
40*
66*
48
118 *
40 F
52*
* : Renseignements officieux
F: Estimation de la FAG
Product : production
Superf: superficie

---

ANNEXE II
EXPORTATION RIZ USINE (FAO, 1993a)
(en millions de tonnes)
1990
1991
1992
Pays en Dev.
8.1
8.9
10.1
Amer. Latine
0.6
0.6
0.5
Proche-Orient
0.1
0.2
0.2
Extreme-Orient
7.5
8.1
9.4
1
Inde
0.5
0.7
0.6
Pakistan
0.9
1.3
1.4
Thailande
3.9
4
4.6
1
Vietnam
1.7
1
1.6
Pays Dev
3.3
3.2
3.1
1
Etats-Unis
2.4
2.2
2.1
Total Mondial
Il.4
12.1
13.2
1
IMPORTATIONS DU RIZ (FAO, 1993b)
1
1990
1991
1992
1
QuantitéO
Valeuroo
Quantité
Valeur
Quantité
Valeur
Monde
1230543
47466300
1258840
5126947
1523514
6071153
1
Burkina-Faso
10990*
39600 F
9040*
36000 F
8500*
36000 F
Cameroun
929
26586
5008
12290
7300*
17600
Mali
2000 F
6400 F
12840*
43 000 F
4000*
14000 F
1
Mauritanie
4456*
10300*
6656
13500*
8500*
23000*
Niger
2815
10006
3800*
15 000 F
4000 F
15600 F
1
Sénégal
39151
92485
49100*
103000*
35600*
92300*
Tchad
500 F
2 100 F
500 F
2200 F
500 F
2300 F
1
o : Quantité x 10 tonnes métrique
00 : Valeur x 1000$US
* : Renseignements officieux
1
F : Estimations de la FAO
1
1
1
1
I:;;~,.:· .

---

A NN E XE III
Diagramme schématique pour le modéle RIDEV.REC. pp = photopériode; BVP = phase
végétative de base; LAI = indice foliaire; OS stage de développement pour le jour «i»; DR =
taux de développement au jour «i»; Twat = température de l'eau simulée; Tphys =
température correspondante au jour «i»; elle est basée sur la température de l'eau et de l'air,
OS et des constantes génotypiques; DAS = jours après semis (d'après Dingkuhn et aL 1995)
RIDEV.REC: Model Structure
USER'INPUTS;~, __
>;...........:....' .!.~ "';." .' .-::.....,-. :."
-_--Fl:L5::l~BQl?~;~:
meteo
-
site
range of years
!-files
tkf""'~~~~~~
sov-llng date
Igenotype
plantlng method w-----...,---;
max.lAl Cest.)
- ::-" :'...
:1 DSCi)
,14-
•DS=DS+DR(i) 41-~~
......I
: DAD=DAS+l
output #1:
-;; output #2:
PHENOLOGY
I\\~Gf\\~T. llrv11NG " RISK PARAJv1E1ERS.-
yearly dates of: '- sugg. dates for:
spikelet sterility:
- germlf}ation
' - transplanting
- caused by
- fiowenng
- fertlllzotion
cold or heat
- maturlty
- weedlng
, - nlecn total
- drainage
- - probability

---

ANNEXEJV
Tableau.. 7 Symboles génétiques homologués ou en voie d'homologation.
U
..-JET:5
I_G_è_n_e
LIN_'o...:-m=--
G_è_ne_lo_cu_'_--'I_A_U_le__r
laIe heading-2 14 days laler heading than the original
Kuo-Hai T,ai
F2
slrain Taichung 65 (T65) ex T65(5)lfl
Ria Gen.86:339-349
independanl of efl
laIe heading-3: 10 days laler heading than T65
Kuo-Hai Tsai
F2
86Rice Gen .3:71-73
laie heading-4: 10 days laler heading than T65
F2
indépendant de ef2(t) et ef3(t) (var. Nantsao 33)
T,ai Ria Genl/91:211-215
Acceleration ofheading (efl) few dal's earlier heading
T,ai,93rgn 10:83-85
F2
than ef-l line when Ac-ef-l is combined with efl
b
E-!
heading date-I modifier for Efl (m" -EF-l, m -EF-l)
Syakudo et Kawase 1953
F2-F5
(ex m-EF-l') late heading lime, these 3 genes confer photoperiod sensivity
Okumoto et al.1991", 1994
heading dale-2
Syakado et Kawa,e 1953
Okumoto et al. 1991", 1994
E-3
heading date-3
W
Earliness-I (Efl", Ef-lb, EflP, Ef-lx)
28,5
T,ai et Oka, 1966
10
F2,
(Ef-2)
Var. IR4217-18-3-2, BR-IRGA409, Nanlao 33 et 0. roflpogon
T,ai, 1976,1986, 1994b
BCK
Mut
En-Se-lUI
Enhancer for photosensitivitl' (Se-l) strong sensivity
28
Sano 1990c, 1992
Earl iness- x/complementar)'
Earliness-)'
6 or 7
Earlinesss introduced from 0. australiensis
10 cM-C0098
10
li-Se-!
recessive inhibiteur for photosensivity (Se-l)
Chang et al., 1969
SeO!
photoperiod sensivitl'-I ISe-! " Se-I n, Se-I', Seo! " Se-I"
l,3cM to Pi-Z'
Yokoo et Kikuchi, 1977, 1978
0,3 cM-Pgi-2
4,7 to XNpb294
prè, de RZ6 t2
4,9 cM to '-."Npb233
photoperiod sensivill'-2
23%g-1
Yu el Yao 1968
ISe-3(t)
photoperiod sensivit)'-3
Poonyarit et aL, 1987, 1989
ISe-.f(ti
photoperiod sensivitl'-4
Oh,hima et al., 1993a
F2
ISe-S(tJ
photoperiod sensivity-5/earliness due 10 loss of pp sensivity
Yokoo et Okuno 1993
6
photoperiod sensivity-6/suppresed bl' Efl
T ,aiJpn.J. Gen.
F2
pholosensivity-6 Recessive gene for photoperiod sensitivity
1995.70:555-562
(géne recess if)
se-7((i
photoperiod sensivity-7 (géne recessif)
T,aiJpn.J.Gen.
pholosensivity-7 Recessive gene for photoperiod sensitivity
1995.70555-562
\\Su-se-l (1/'
suppressor for photosensivity (Se-l )
Sano, 1990c
Gène
INom
1
Gène IOCU5
lAuleur
10ro Techn
ms,
pholopenoa-sensltlve male sterllttl'laupllcate
Shao el Tang, 1992
ms}p •
photoperiod-sensilive male steri!;tl'-I
Shao et Tang, 1992
pgms'
photoperiod-sensilive genic male steril
Wang et aL, 91; Zhu et Yu 89
pms-l'
photoperiod-sensitlve male steril;tl'-I
4,3cM-RG477
Zhang et al., 1993
7
pms-2'
photoperiod-sensilive male sterilttl'-2
Prè, de RGI91
Zhang et al.. 1993
3
E.S.!.
photoperiod-sensitivity
23% Pgi-2
Salam et al.,90; Mackill et aL93
6
-
o cM·RG64

---

ANNEXE'"
.J,
CI
to
'p
'agao ct
as
3 cM 10 RG 1094
Kishimolo Cl 01.,1992
6,2 cM ID RG247
thenno-sensive male sterility-l
Yang cl o1.92;Sun ct al.89
thenno-sensive male sterility-2
Maruyama ct al. 1991
Cold IOlerance at seedl ing stage-I
Kwak cl al. 1984
Co Id tolerance at seedling stage-2
Nagaminc 1991
chs-l (t)"
Chlorose causée par des basses P-I (17°C) chs-I A,chs_1 B, chs-I C
Chuong ct Omura 1982
9
c
chs-2(t) "
Chlorose causée par des basses P-I (17°C) chs_2B, chs-2
Chuong Cl Omura 1982
chs-3(t) "
Chlorose causée par des basses TO-l (l7°C)
Chuong cr Omura 1982
chs-4(t) "
Chlorose causée par des basses P-I (15°C)
Chuong cl Omura 1982
salt"
Tolérance au sel
Pres dc CO 0548
Clacs el al. 1990
T anks!<y cl al. 1993
.: non enregistrés
ICtl'-l: nouveau symbole
Précocité: 11 gênes dont 8 enregistrés (5 dominants et 3 récessifs).
Photoperiodisme: 11 gênes dont 9 enregistrés (7 dominants et 2 recessifs)

---

!
Rice Crop Duration and Leaf Appearanee Rate in a Variable Thermal Environment.
1
1. Development of an Empirieally Based Model.
2
3
M. Sié', M. Dingkuhn\\ M.C.S. Wopereis
4
' , K. Miezan'
5
lWest Afriea Rice Development Association, Irrigated Riee Program, BP 96, St. Louis,
6
Senegal
7
8
2West Africa Rice Development Association, 01 BP 2551, Bouaké, Côte d Ivoire
9
10
Keyword.s:
11
Photothermal constants, Phyllochrone, Development rate, Irrigated nce, Sahel, Low
12
temperatures, PhenologicaJ models.
13
14
Abstract
15
Variable crop duration is a major constraint to rice double cropping in arid irrigated
16
environments, such as the Sahel. Photoperiodism and low air and water temperatures during
17
the cool season are the major causes of variability, and varieties are needed whose
18
photothermal response provides for a more stable crop duration. A previous study analyzed
19
varietal photothennal constants on the basis of progress to flowering. The present study
20
sought to identify on the basis of leaf appearance rates the phenological stages that are most
21
photothennally sensitive, and to explore technical options to screen varieties for stable crop
22
duration. Three Oryza sativa indica rice varieties (Jaya, IKP, IR64) were grown in the field
23
at 15 day intervals during the dry season of 1995 (11 sowing dates) and 1996 (5 sowing
24
dates) in Ndiaye, Senegal, under full irrigation and wide spacing to reduce microcIimate
25
variability. Mean daiIy water temperature (T.) varied from 13 - 35 oc. The rate after seed
26
soaking at which the first leaf (LI) appeared was linearly related with Tw, with a base
27
temperature (Tbase) of about 10 oC. Appearance rates of the subsequent three leaves (LI-lA)
28
had a similar Thase, and showed a distinct temperature optimum (ropt) at about 23 oC,
29
beyond which development rates decreased. Errors were too large to detennine varietal
30
differences in thennal constants. No significant temperature response was observed for the
31
appearances of 1.5 to the flag leaf, which was between L12 and120. Season effects on crop
32
1

---

1
duration to t10wering were between 45 (lR64) and 63 days (Jaya), and were associated with
highly yariable leaf numbers in aU varieties, including photoperiod-insensitive IKP. One-third
2
of the variable duration was hypothesized to be due to a variable basic vegetative phase
3
(BVP), caused by variable germination and leaf appearance rates, and two-thirds, to variable
4
duration of panicle induction after BVP. Water temperature was the main determinant ofboth
5
sources of variability. A simulation model, describing these temperature and photoperiod
6
effects on leaf number, growth duration and leaf appearance rates, was developed using the
7
1995 data, and satisfactorily validated with the 1996 data. The model was used to identify
8
phenological-stage and variety specifie causes of variable crop duration. In a- subsequent
9
study, it will he used to identify phototherrnally diverse rice types and to predict the potential
10
impact of breeding for specific phototherrnal response patterns.
11
12
Introduction
13
The variability of rice crop duration is a major constraint to rice double cropping in thermally
14
variable environments, such as the Sahel (Dinglcuhn, 1995). Accurate estimation of crop
15
growth duration is of great importance in the Sahel to avoid spikelet sterility due to either
16
chilling or heat. It also increases the scope for double cropping. Growing two rice crops per
17
year, while avoiding extreme low or high temperatures between booting and flowering,
18
requires meticulous planning and leaves the farmer with little temporal flexibility for
19
harvesting and land preparation. In practice, only about 10% of the area under irrigated rice
20
in the Sahel is double cropped.
21
The crop duration of plants can be simulated using the classical concept of thermal time
22
(oC*days). This usually involves the summation of differences between daily mean air
23
temperature and a base temperature, T_. In hot environments, such as the Sahel, an upper
24
threshold temperature (Tope) must be introdueed, beyond wruch the development rate is
25
constant or decreases. A specifie growth stage (e.g. flowering) is reached when a certain
26
number of degree-days (T..) bas been accumulated. The effect of photoperiod on
27
development rate can be expressed as a modification of the total thermal rime required (e.g.
28
Summerfield et al., 1992 and Dingkuhn et al., 1995), thereby expanding the concept of
29
thermal rime to photothermal time (Ritchie, 1993).
30
The relevant temperature for crop development is the temperature to which the apical
31
growing points of the plant are exposed (Ritehie, 1993). For irrigated rice, the growing point
32
2

---

: is submerg~d during much of the season. Water temperature is therefore determining the
deve10pment of irrigated rice. Hûwever, simulation of riee developrnent using air
2
temperatures usually gives satisfaetory results in regions without large diurnal temperature
3
fluctuations (e.g. Kropff et aL, 1993).
4
ln a previous study, Dingkuhn et al. (1995) developed the model RIDEV, which predicts
5
flowering of irrigated rice on the basis of simulated water temperature, which depends on
6
crop coyer and atmospheric parameters. Model calibration for a large number of rice
7
genotypes indicated that there might be scope for rendering flowering less variable through
8
breeding (Dingkuhn & Miezan, 1995). However, varietal field screening for the genotypic
9
phototherma! constants that govem progress to f10wering under variable temperatures is
r0-
impractica1, because it would require full-eycle phenological observations for a large number
II
of planting dates. Interactions between thermal and photoperiodic effeets would further reduce
12
the value of such screening. The present study therefore sought to further disaggregate the
13
variability of crop duration to the level of leaf appearance rates, in order to identify
14
behavioral components that cao be measured during the vegetative growth period, and that
15
would depend on temperature without the interference of photoperiod.
l 1617
Materials and methods
18
1
The field experiments were sited at WARDA s Sahel station in Ndiaye, Senegal (16 14 N;
0
19
16 14 W). The climate at the study site is characterized by a wet season (approximately 200
0
1 20
mm ràinfall) from July to September, a cold dry season from October to February and a hot
21
dry season from March ta June. Two series of field experiments were conducted. Experiment
122
1 comprised Il sowing dates at 15 day-intervals from 16 January 1995 (sowing date 1) to 16
23
June 1995 (sowing date 11). For each date, pre-genninated seeds (1 day soaking and 3 days
124
incubation) of 21 varieties were direct seeded in 1 lllz mini-plots (16 plants ffi2) at 0.4 fi
25
intervals, in a strip of 21 ID x 3 fi.
126
Three Oryza sariva varieties (short-statured indica types) were replicated four times at
27
each sowing date: Jaya, IR64 and 1 Kong Pao (IKP). Jaya is a medium-duration type
128
commonly grown in Senegal and Mauritania during the wet season (July to October). IKP is
29
a short-duration type locaIly considered co1d tolerant, and planted in Senegal where cropping
130
calendars are tigbt. IR64 is a short-duration type identified in previous studies as having a
31
relatively constant crop duration and low T. . (Dingkuhn and Miezan, 1995).
132
1
3
1
1

---

1
The total number of mini-plots per sowing date was 4 replications * 3 varieties 12, not
2
counting 18 additional, non-replicated varieties, the analysis of wbich wiIl--be rep~rted in a
subsequent study. The location of each mini-plot in a strip was randomized. Experiment 1 was
3
repeated in the 1996 cold dry season (Experiment II) for 5 sowing dates at 15 day-intervals
4
from 15 December 1995 (sowing date 1) to 15 February 1996 (sowing date 5).
5
Plots were irrigated daily, with ponded water depth gradual1y increasing with plant
6
height. The equivalent of 24 kg N, 60 kg P and 60 kg K per hectare was applied 20 days
7
after sowing. The equivalent of 96 kg N per hectare was app1ied in two splits, 50% at the
8
start of tillering and 50% at panicle initiation. Plots were clean weeded by hand, and insect
9
pests were controlled with insecticides as necessary. No plant diseases were observed.
10
Maximum and minimum water.and air temperatures were monitored twice daily (8.00
11
am and 6.00 pm). Average water temperature was calcu1ated as the average value of daily
12
minima and maxima measured in the moming and evening. Astronomica1 dayIength (sunrise
13
to sunset) was calculated according to Frere and Popov (1979) and was assumed to reflect
14
photoperiod.
15
The date at which successive leaf tips appeared was recorded and averaged for six plants
16
per mini-plot, based on daily observations from germination to the appearance of the flag
17
1eaf. Dates of important phenologica1 events (frrst booting, fust flowering, 50% booting, 50%
18
flowering) were also determined for 6 bills per mini-plot. First booting and fust flowering
19
was defmed as the date at which the fust panic1e emerged and flowered, respectively. Dates
20
of 50% booting and 50% flowering were estimated for the 6 bills.
21
Leaf appearance rates were regressed against average water temperature and photoperiod
22
using multiple linear regression techniques. Modelling prograrns were written in GW-Basic
23
(Microsoft). Statistical analyses were performed with SigmaPlot for Windows (landel
24
Scientific) .
25
26
Results and discussion
l 27
Photoperiod, air and warer temperarures
28
ln Experiment l, maximum air temperature varied between 26 oC and 50 oc. Minimum air
129
temperatures ranged from 7 oC to 28 oC. Average water temperature ranged from 13 to 34
30
oc. ln Experiment 2, maximum air temperature varied between 24 and 45 oC, minimum air
131
temperature between 10 oC and 27 oC and average water temperature between 16 oC and 35
32
1
4
1
1

---

1
oc.
1
Temperatures gradually increased during both experiments. Photoperiod varied by 1.92
hours, with a mximum of 13.08 hours for calendar day 173 and a minimum -for calendar day
2
355 (Figure 1).
3
4
Observed crop duration and Leaf number
5
Seasonal effects on the time between seed soaking and 50%-flowering were strong in
6
experiment 1 (1995), causing a 63-d variation (98 to 161 d) in Jaya, a 54-day variation in
7
IKP, and a 45-day variation in IR64. This confrrmed earlier frndings that among the three
8
varieties, IR64 bas the least variable, and Jaya t!Ie most variable crop duration at the
9
experimental site (Dingkuhn et al., 1995). In experiment II (1996), during which temperature
10
differences were less pronounced than in 1995, crop duration varied slightly 1ess. Details of
11
phenological observations are shown in Table 1.
12
According to Yoshida (1981), mostearly to medium duration rice varieties produce 10-18
13
1eaves on the main culm, and leaf number of photoperiod-insensitive varieties is roughly
14
constant even under variable photothermal conditions. In our study, which used one
15
photoperiod-insensitive variety (lKP) and two s1ightly photoperiod-sensitive varieties (Jaya
16
and IR64) (Dingkuhn and Miezan, 1995), the number of leaves varied strong1y with sowing
17
date in both years (Table 2). In the 1995 experiment (1), which covered a higher number of
18
photothennal environments, the leaf number of IKP varied by 5 (12 10 17 leaves), whereas
19
in the s1ightly photoperiod-sensitive varieties, the leaf number varied by 7. The generally
20
decreasing 1eaf number from January through April p1anting dates was not caused by
21
photoperiod, because days became longer during the same period, even if a 30- to 6O-d basic
22
vegetative phase is taken into account. Rice is generally a short-day species (Vergara and
23
Chang, 1985).
24
A graphic representation of development events for experiment 1 indicated that the
2S
increased crop duration at early sowing dates consisted oftwo basic components (Fig. 2; time
26
was measured from seed soaking onwards, in order to take into account variable duration of
27
germination). The frrst, comparative1y minor effect was a delay in the appearance of the 1st
28
(and, less weIl distinguishable, the subsequent two or three leaves) at ear1y sowing dates.
29
These delays in development by up to two weeks, which were uniform among the three
30
genotypes, were associated withthe lowest air and water temperatures observed in this study
31
(Fig. 1). The second, more pronounced comp<ment of changes in crop duration was totalleaf
32
1
5
1
1
•

---

nuJ}1ber. This effect, associated with almost constant leaf appearance rates after the 4th leaf,
2
accounted for 30 to 45 days, or three-fouf!hs to two-thirds of the variability ofcrop duration.
Observations in experirnent II were sim.ilar (Fig. 3). However, the Fust two ta four Ieaves
3
appeared in a much more rapid succession, resulting in sorne missing observations. This
4
effect was probably related to the bigher water temperatures in early 1996 (consistently above
5
20°C) as compared with 15-20 oC in 1995 (Fig. 1).
6
7
Relationships between Leaf appearance rates and water temperaJUre
8
Using the 1995 data (Experiment 1), we regressed across planting dates the development rate
9
(daYS-l) (LRo-l) from seed soaking to the appearance of the first leaf (LR0-1) against the
la
average water tëmperature during that period. Results for IR64 are shown in Fig. 4.
11
Regression coefficients for the three varieties are listed in Table 3. In aIl cases, the
12
relationships were linear in the observed range from 14 to 30 oc, with a base temperature
13
between 9 and 12 oC (extrapolated to origin on the X-axis). No significant varietal differences
14
were observed. Compared to the photothennal constants described for the same genotypes on
15
the basis of progress to flowering (Dingkuhn and Miezan, 1995), Thase for this early phase
16
of development (LRD-l) was similar, but no levelling of the temperature response at higher
17
ranges was observed.
18
The appearance rates of subsequent leaf positions LI to L4 fol1owed a curvi-linear pattern
19
with distinct maxima (optimum temperatures, Topt). Figure 5 shows exernplarily for IR64
20
that this phenomenon was reproducible but too variable to establish significant correlations
21
between leaf appearance rates and water temperature in a single dataset. Bulked observations
22
for the four replicatioDS gave a Topt of 22 oC and Thase of 9 oC, the latter being between 5
23
and 11 oC at P < 0.05. For IKP, Thase was 11 oC (between 6 and 13 oC) and Topt was 23
1
24
oC, and for Jaya, Thase was 14 oC (12 to 16 oC) and Topt was 24 oC (Fig. 6).
1 25
The base temperatures estirnated from regressions for LRD-l and LRI-4 were similar to
26
those reported by Dingkuhn and Miezan (1995), wbose analysis was based on flowering
127
dates. Their estimations of Topt, however, were by several degrees higher than the present
1:
findings, ranging from 23 to 31 oC across a large number of rice varieties, and from 26 to
30 oC for the test varieties studied here. Ellis et al. (1993) reported a Topt of 23 oC for IR64,
which is near-identical with the present findings.
From the appearance of the Ist to that of the 6th leaf, ternperature response patterns
6

---

changed gradually in ail test varieties from a steep and linear response, via the curvi-linear
pattern demonstrated for LRl-4, to constant appearance rate thât was- unaffected by
2
temperature. No significant temperature dependency of leaf appearance rates was observed
3
in any leaf position > 5 in any of the varieties or replications. This pattern is exemplarily
4
shown in Fig. 7 for one replication of IR64. Response patterns were similar when analyzed
5
on the basis of mean daiIy air temperatures, but maxima and origins of the curves were at
6
a higher temperature level, because air temperatures were generally higher than water
7
temperatures. It is possible that the apparent temperature insensitivity of advanced leaf
8
position was caused by increasing effects of air temperature as plants became taller. The
9 -
advanced Ieaf positions therefore experienced a warmer environment than the early leaves,
10
which might have masked their sensitivity to low temperatures. Early leaf generations (e.g.,
11
LI to lA) generally appeared in a more rapid succession than later-appearing leaves. Average
12
duration between successive leaf appearances across the Il sowing dates in experiment 1 was
13
about 4.5 days for leaves 1 10 4, and about 6.5 days for leaves 9 to 12. Ebata (1990) also
14
found a decrease in leaf appearance rate with plant age for !emperate Oryza sativa japonica
15
rice plants and explained this by a decrease in Tbu: and an increase in T'lU"; of successive
16
leaves. (This would in fact result in lower temperature sensitivity, as suggested by the present
17
study.) Yoshida (1981) reported an average duration between successive leaf appearances of
18
4-5 days before panicle initiation and 7-8 days afterwards.
19
Modelsfor Leaf appearance. pantele initiation andjlowering
A detailed phenologica1 model can be composed on the basis of the observed temperature vs.
leaf appearance relationships, if panicle initiation (PD is intfoduced as an event that
determines which leaf position will be the last. For this study, we assumed that tbree leaves
are still in the 'pipeline' (bave not yet emerged) at the time of PI. PI would therefore rougWy
coincide with L(flag)-3, or at45 days after seed soaking in IKP, 50 <Jays in IR64 and 60 days
in Jaya under the most favorable conditions, namely, the dates that were associated with the
shortest overall crop duration (PI(O) condition). It follows that Pl was much delayed beyond
t
that period if plants were sown early in the year.
29
Under PI(O) conditions, PI can be expected to take place shortly after the basic vegetative
1°
phase (BVP; Yosbida, 1981) ends. In our model, we assumed that the minimum delay from
31
'end of BVP' to PI, or inductive period (IP) elapsing before PI, is equivalent to one leaf
12
1
7
1
•

---

1
position, or- one week.
2
On the basis of these assumptions, the variability of BVP and IP can bemeasured and
compared with their likely determinants, photoperiod and water temperature. In 1995, the
3
duration of the BVP varied from 43 (date 6) to 54 (date 1) for IR64; from 41 (date 6) to 55
4
(date 2) for IKP and from 56 (date 10) to 74 (date 5) for Jaya. In 1996, the length of the
5
BVP was much shorter, due to the relatively high average water temperatures, which
6
accelerated germination and appearance of the frrst leaves. The duration of the BVP varied
7
from 34 (date 4) to 43 (date 2) for LR64; from 35 (date 5) to 42 (date 3) for IKP; and from
8
37 (date 2) to 54 (date 4) for Jaya. The variability of BVP was much smaller than that of
9
flowering, indicating that the subsequent phase IP was the main source of varïability.
10
In anaiogy to leaf appearance rates, we applied the multiple regression approach to
Il
predict the variability of IP. Table 3 summarizes the various correlations obtained between
12
water temperature and progress towards development events (reciprocai of days elapsed):
13
soaking to leaf #1, LI to lA, lA to L(end of BVP), and 'end of BVP' to PI (IP). Leaf
14
appearance rates after BVP were generally constant at about 0.149 dl' For L > 4 and IP,
15
photoperiod was included in addition to water temperature as predictor variable, because
16
significant contributions to development (P > 0.05) had been observed in sorne cases. For Ll-
17
4, quadratic regressions were performed because relationships with water temperature were
18
distinctly non-linear.
19
Modelling results for experiment l, which was used for model calibration, are
20
summarized in Fig. 6. Leaf appearance dates, totalleaf numbers and flowering patterns were
21
very close to observations (Fig. 2). The dominant factor for variable date of PI, the duration
22
of IP, was mainly determined by mean daily water temperature, which varied by 8 oC,
23
whereas photoperiod varied by 0.9 hours during the hypothesized periods of IP (compare with
24
regression coefficients in Table 3). In accordance with the observed absolute variability in
25
crop duration, IR64 had the lowest regression coefficient for IP vs. water temperature (2.15),
26
and Jaya the highest (4~7). Consequently, the development of IR64 appears to be least
27
sensitive ta temperature, whicb is in agreement with the 10w Thase determined for IR64 in
28
an independent study (Dingkuhn and Miezan, 1995). This difference, which was not tested
29
for its statistical significance, however, reduced the variability of crop duration by only one
1
30
week in this variety, and may therefore not be of significant agronomic importance.
31
1 32
1
8
1
-

---

Validation .(Jf the Leaf appearance based phenology model
1
The model was validated with data from experiment II (1996), whicb were-'not yet available
2
at the time of model formulation. Temperatures were higher in 1996 than in 1995 at any
3
given ca1endar date (Fig. 1). The 1996 dataset included earlier planting dates than the 1995
4
dataset, but <!id not coyer the entire period from the cold to the hot season.
5
The model predieted accurately that flowering for January plantings would occur much
6
earlier in 1996 than in 1995, and the relative seasonal changes in duration to flowering were
7
also simulated correctly (Fig. 8). Slight over-estimations in the duration ~f Jaya for early
8
plantings were observed in both 1995 (model calibration) and 1996 (mode) validation).
9
Satisfactory agreement was also obtained between observed and simulated leaf numbers (Table
10
2). The model predicted accurately that in 1996, leaf numbers would be the same as in 1995,
11
despite the earlier flowering dates.
12
13
Discussion of the modeL UP
14
The simulation model (Leaf APpearance, LAP), is based on a few phenological assumptions
15
and empiricaI relationships between partial development rates (e.g., leaf positions) and
16
external conditions (water and air temperatures, photoperiod). The basic assumptions are (1)
17
that a non-inductive BVP exists, which is best described not by a flxed period of time, but
18
a fixed number of leaves which appear during that period; (2) that after BVP, an inductive
19
period (IP) begins during which leaves continue to appear, until the panicle has been
20
effectively initiated (PI event); and (3) that, upon PI, no new leaves are initiated, thereby
21
limiting subsequent leaf appearances to the few leaves that were in the 'pipeline' at PI but had
1:
not yet appeared.
Figure 9 represents graphica1ly how the model generates a succession of leaves, onto
24
whieh development events sueh as 'end of BVP f beginning of inductive phase' and panicle
25
initiation are overlaid, thereby terminating leaf production at a specifie date. The model has
26
the surprising consequence that crop duration should vary on the basis of quantum steps, eaeh
27
quantum being equivalent to the time elapsing from one leaf initiation to the next (ca. 1
28
week). In fact, the panicle is initiated in the same growing point that also produced the
29
previous leaves, and 1eaf and panic1e initiation cao therefore not he regarded as independent
30
processes. In Fig. 9, the quantum (leaf number) effects on crop duration (flowering) is
31
manifest in the 'jumping' line eonnecting the flowering dates for different p1anting dates. If
32
9

---

1
1
the model ~s correct, flowering should be difficult to predict beyond a precision of 1 week
2
on a given tiller, and the synchronization of flowering within a tiller population should not
be sharper than one week - except if a mechanism exists that synchronizes leaf initiation,
3
which is physiologically unlikely.
4
A major uncertainty of the model is its treatment of the time elapsing from the
5
appearance of the flag leaf to the appearance of the paillcle. During this period, the stems
6
e1ongate, and tbis process may take a longer or shorter period, or may be incomplete, as a
7
funetion of temperatures. The sample of planting dates in this study did not provide for a
8
sufficient variety of conditions during heading to obtain this information. A previous study
9
(Dingkuhn et al. 1995) indicated ~at specific delays in heading occur if minimum air
10
temperatures -are low during the period of flower differentiation (booting to flowering stages).
11
12
Varietal differences and possible parameters for varieral selection
13
The three test varieties differed in total crop duration (IR64 and lKP short, Jaya long
14
duration) and the variability (plasticity) of their duration. In terms of plasticity, lR64 and
15
IKP, which flowered about 90 days after seed soaking in the wet season, are of particular
16
interest. In 1995, the duration to flowering varied by 45 days for lR64 (simulated: 46) and
17
by 54 days for IKP (simulated: 53). In a previous study, which showed nearly identical
18
varietal differences (Dingkuhn et al., 1995), the more stable duration ofIR64 was expHiined
19
by a lower Tbase (relative to IKP and Jaya) and higher photoperiod-sensitivity (relative to
20
IKP, which was found insensitive). The present study can provide no statistically sound
21
confIrmation of these findings, although Figures 5 and 6 indicate that Tbase of lR64 may be
22
substantially lower than that of Jaya. However, it is now clear which phenological phases
23
contribute to season-related variability of crop duration, which may provide a better handle
24
on varietal selection for photothermal responses.
25
On the basis of this study's varieties, environments and model assumptions, about one-
26
third of the variability of crop duration was due to a variable duration of the BVP, and two-
27
thirds ta the duration of the floral induction period. The variability of the BVP was mainly
28
caused by temperature effects on gennination and the appearance of the Ist leaf, and, to a
29
lesser extent, on the appearance of the 2nd ta 4th leaves. The cumulative variability of BVP
30
was 13 days for IR64 (47 to 60 days), 16 days for IKP (44 ta 60 days), and 20 days for Jaya
31
(60 to 80 days) (Figure 9). We suggest that this variability was entirely due to thermal delays
32
10

---

of vegetative differentiation processes.
1
The estimated variability of the inductive pcriod was 25 days for IR64 (9'to 34 days), 34
2
days for IKP (7 to 41 days) and 28 days for Jaya (8 to 36 days). Under the experimental
3
conditions, and on the basis of the relatively photoperiod-insensitive test varieties, water
4
temperature was the main determinant of this variability. (Strong photoperiodic effects would
5
have reduced, and not increased, the duration of the early plantings.) It seems that floral
6
induction has certain photothennal time requirements, whereas the duration of the BVP has
7
oruy thermal time requirements. This hypothesis needs further investigation.
8
The results- suggest that rapid and inexpensive varietai screening for base and optimum
9
temperatures might he possible for germination and the appearance of early leaf positions,
10
based on extended germination tests in different thennal environments, e.g. thennostated
11
incubators. If a sufficient genetic diversity is found, this approach might help developing
12
varieties with reduced crop duration and accelerate crop establishment in environments prone
13
to early-season chilling. We can propose no similarly rapid selection approaches for varieties
14
having low photothermal requirements for floral induction, because this would require
15
growing plants for several months in different photothennal environments.
16
A sequel to this paper will analyze the genetic diversity available for the selection of rice
17
varieties with stable duration in variable photothermal environments.
18
19
Conclusions
20
We analyzed the phenological components of variable growth duration of rice in a higWy
21
variable thermal environment in the Sahel, based on staggered planting of three genotypes.
22
Detailed observations on leaf appearance, flowering and air and water temperatures were
23
analyzed with a modelling approach. Two major sources of duration variability were
24
identified, (1) thermal deiays of germination and the appearance of early leaf generations, and
25
(2) photothermal delays of floral induction during the inductive period. Early leaf generations
26
showed a distinct optimum temperature of about 23 oC, whereas germination and the
27
appearance of later leaf generations showed no optimum temperature within the measured
28
range. The base temperature was similar for germination and early leaf generations, but could
29
not be measured accurately. Altbough temperature, and not photoperiodism, was the main
30
determinant of variable crop duration, longer durations weregenerally associated with
31
increased leaf numbers.
32
11

---

1
We conclude that varieta! base and optimum temperatures can be rapidly measured in
.
.
ex!ended germination tests in thermally variable environments, but their bearing on the plant's
2
photothermal response during floral induction is still unc1ear. Modelling will assist in further
3
studies on these mechanisms. In the present study, the LAP model was used to identify
4
phenological-stage and variety specifie causes of variable crop duratiOD. In a sequel to this
5
study, the model will he used to identify photothermally diverse rice types and to predict the
6
potential impact of breeding for specifie photothermal response patterns.
7
8
Acknowledgements
9
This study was supported by the African Development Bank (AfDB) and the German Agency
10
for Technical Cooperation (GTZ) 1 Federal Ministry of Cooperation (BMZ).
11
12

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1
1
P.s. Teng and K. Metselaar (eds), Systems Approaches for Agricultural Development, pp.
2
..i .
77-93, Kluwer Academie Publisher, Amsterdam.
3
4
Surnmerfield, RJ., Collinson, S.T., Ellis, R.H, Roberts, E.H. and Penning de Vries, F. W.
5
T., 1992. Photothermal responses of flowering in rice (Oryza saliva). Annals of Botany 69:
101-112.
6
7
Yoshida, S. 1981. Fundarnentals of rice crop science. IRRl, P.O. Box 933, 1099 Manila,
8
Philippines, 269 pp.
9
la
1
l
14
1
1

---

Captions of figures
Fig. 1. Patterns of photoperiod and daily minimum and maximum air and mean water
2
temperatures du ring field experiments in 1995 and 1996. Ndiaye, Senegal.
3
4
Fig. 2. Observed patterns of leaf appearanee for Il sowing dates in 1995, for Jaya (a), IR64
5
(b) and IKP rice (e) in expenment 1. Ndiaye, Senegal.
6
7
Fig. 3. Observed patterns of leaf appearance for 5 sowing dates in 1996, for Jaya (a), IR64
8
(b) and IKP rice (e) in experiment II. Ndiaye, -Senegal.
9
10
Fig. 4. Progress rate (lldays) from seed soaking to the appearanee of the lst leaf in IR64
Il
riee, as related to mean daily water temperature. Ndiaye, Senegal, 1995.
12
13
Fig. 5. Progress rate from the appearance of the lst leaf to that of the 4th leaf (l/days) as
14
related to water temperature, for IR64 nce. Four rep1ications (a-d) and one summary graph
15
are shown. Lines indieate quadratic fit and 5 %-confidence intervals using Sigma Plot
16
software. Ndiaye, Senegal, 1995.
17
18
Fig. 6. Progress rate from the appearance of the lst leaf to that of the 4th 1eaf (l/days) as
19
related to water temperature, as in Fig. 5, but for IKP (a) and Jaya rice (b). Ndiaye, Senegal,
20
1995.
21
22
Fig. 7. Appearance rate (l/days) of the 2nd, 4th and 6th leaf of IR64 riee, as related to water
23
temperature. Ndiaye, Senegal.
24
25
Fig. 8. Comparison between observed (points) and simulated (lines) crop duration (seed
26
soaking to flowering) in 1995 and 1996, for three rice varieties. Ndiaye, Senegal.
27
28
Fig. 9. Simulated patterns ofleaf appearances (solid symbols), flowering (open symbols), end
29
of basic vegetative phase (BVP, 151 bold line) and panicle initiation (PI, 2nd bold line); for
30
IR64, IKP and Jaya riee planted at 11 successive dates at Ndiaye, Senegal. (Compare with
31
observed data in Fig. 2).
32
15

---

-
Table 1.
Duration to flag leaf (FL), fust booting (FB1), tirst flowering (FFL), 50% booting (50% BT), 50% flowering (50% Fr)
and maturity (M1) for the three varieties (Jaya, IR64 and IKP) for 11 soaking dates at 15 day-intervals from 15 January
1995 (date 1) ta 16 June 1995 (date 12) and from 5 dates in 1996 (15/12/96 ta 15/02/96).
Jaya
1995
1996
Soaking
Sowing
50%
50%
Soaking
Sowing
50%
Date
Date
FL
FBT
FFL
BT
FL
MT
Date
Date
FL
FBT
FL
MT
1 10/1/95
15/01/95
139
154
157
160
161
192
1
11/12/95
15/12/96
127
138
144
158
2 28/1/95
02/02/95
123
139
142
144
146
175
2
28/12/96
02/01/96
103
126
137
3 11/2/95
15/02/95
112
129
131
134
136
164
3
11/01/96
16/01/96
114
121
136
163
4 25/2/95
01/03/95
'116
122
123
1~3
134
163
4
27/01/96
01/02/96
113
127
135
156
5 11/3/95
17/03/95
105
115
116
124
125
154
5
12/02/96
16/02/96
112
121
128
148
6 26/3/95
31/03/95
105
122
124
132
133
150
7 10/04/95
14/04/95
92
101
103
110
111
138
8 28/04/95
02/05/95
97
101
102
108
109
134
9 11/05/95
15/05/95
90
97
98
104
105
131
- 1028/05/95 01/06/95
88
101
98
102
103
130
11 11/06/95
16/06/95
80
91
92
97
98
118
17

---

y .
.,.
18
h
,"1(
f
1

---

Table 1 (continued)
IKP
1995
1996
Soaking
Sowing
50%
50%
Soaking
Sowing
50%
Date
Date
FL
FBT
FFL
BT
FL
MT
Date
Date
FL
FBT
FL
MT
1 10/1/95
15101/95
118
131
133
137
139
169
1
11/12/95
15/12/95
120
121
134
167
1
~
2 28/1/95
02/02/95
110
119
120
122
124
154
2
28/12/95
02/01/95
115
119
127
3 11/02195
15102/95
95
107
109
112
113
139
3
11/01196
16/01/96
108
113
119
153
4 25102/95
01/03/95
93
104
106
111
113
140
4
27/01/96
01/02196
107
108
120
149
5 11/03/96
17/03/95
91
97
99
106
108
136
5
12/02/96
16/02/96
102
109
117
139
6 26/03/95
31/03/95
85
90
92
98
101
130
7 10/04/95
14/04/95
86
91
92
100
102
131
8· 28/04/95
02/05/95
76
85
86
92
93
129
9 11/05/95
15/05/95
74
78
80
86
87
116
10 28/05/95
01/06/95
71
79
80
85
86
114
Il 11106195
16/06/95
72
78
79
84
85
107
f4
if.
~I
~
~~
v:
~
#..
~
~
19
~~
~

---

Table 2.
-
Observed "(obs.) and simulated (sim.) number of leaves as a function of sowing date for three
varieties_ (Jaya, LR64 and IKP) in 1995 and 1996. Ndiaye, Senegal.
~
laya
!RM
IKP
obs.
sim.
obs.
sim.
obs.
sim.
------------------------------------------------------------------------------------------------------
1 (exp.!)
15/01195
20
18
18
16
17
17
2
02/02/95
17
18
17
15
16
17
3
15/02/95
17
17
15
15
15
16
4
01/03/95
18
16
15
14
14
-16
5
17/03/95
16
16
14
14
14
15
6
31/03/95
16
16
14
13
14
14
7
14/04/95
15
15
14
13
13
13
8
02/05/95
14
15
13
12
13
13
9
15/05/95
15
14
13
12
12
12
10
01/06/95
15
14
13
12
12
13
11
16/06/95
13
15
12
13
12
12
------------------------------------------------------------------------------------------------------
1 (exp.II)
15/12/95
20
20
19
18
20
19
2
02/01/95
18
19
18
17
20
18
3
16/01/96
19
18
19
16
18
18
4
01/02/96
18
17
18
16
19
17
5
16/02/96
18
17
17
15
18
15
------------------------------------------------------------------------------------------------------
1
i
20
1
•

---

Table 3.
Equations used in the LAP model to simulate leaf appearance rates, based on regressions, for the leaf
development rate (days-I) from soaking to tirst leaf appearance (LRG-1), from leaf 1 to leaf 4 (LR 1-
4), from leaf 5 to the last leaf in the basic vegetative phase (LR5-8 for IKP and IR64, and LR5-10
for Jaya) and for remaining leaves (LR> 8 for IKP and IRM, and LR> 10 for Jaya). The regression
equations for the inverse of the duration of the panicle induction phase (RPI in days-J) are also
shown. Data from experiment 1 (11 sowing dates in 1995). 1W = mean daily water temperature (oC)
for growtb period considered, pp = mean photoperiod for the growth period considered, n =
numberofobservations, ns = notsignificant, * = P<0.05, ** = P<O.Ol, *** = P<O.OOI.
Variety Equation
TI
r
Jaya
LRG-I ==0.0673 + 0.00783*TW
11
0.58**
LRl-4 = -0.117 + 0.115*TW - 0.OO234*TW
44 (4 reps.)
0.47**
LR4-1O= 0.84 - 0.0744*PP + 0.OO96*TW
11
0.33 ns
LR> 10 = 0.149
[mean all vars.]
RPI
= 1 1 (11S.4 + 2.493*PP - 4.687*TW)
11
0.81***
IRM
LRG-1 = -0.0901 + O.OO906*TW
Il
0.75***
LRl-4 = -0.966 + 0.105*1W - 0.OO226*TW
44 (4 reps.)
0.35**
LR4-S = 0.668 - 0.052*PP + O.OO56*TW
11
0.33 ns
LR>S=0.149
[mean ail vars.]
RPI
= 1 1 (252.4 - 13.736*PP - 2.150*TW)
11
0.88***
lKP
LRG-1 = -0.1396 + 0.0115*TW
11
0.81***
LRl-4= -0.837 + 0.0933*1W - O.OO198*TW
44 (4 reps.)
0.20*
LR4-8 = 0.811 - O.0615*PP + 0.OO53*TW
11
0.60*
LR>8 = 0.149
[mean all vars.]
RPI
= 1 / (190.8 - 7.625*PP - 2.834*1W)
11
0.71 **
1
21
1
1
1

---

60
1
1
1
14
50
l,
111.
1
1 1IBlr
1
1
13
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30
12
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min. air tempo
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1
photoperiod
o 1
1
1
1
1
10
o
100
200
300
o
100
200
300
Calendar day in 1995
Calendar day in 1996
Fig. 1

---

50 --.-------~----------__r_____,
40
a
30
IR64
20
10
o
'0
~ -10
o
-20
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a
20
40
60
80
100
120
140
160
Date 01 leal appearance (days after soaking)
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'"
"0
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c
Q)
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'"li!
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m
o
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o
20
40
60
80
100
120
140
160
Date 01 leal appearance (days alter soaking)
50 - , - - - - - - " - - - - - - - - - - - - - - - - - ,
c
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~
l'll
Jaya
"0
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~
OJ
10
C
~
ni
lil
'0
2ni -10
o
Fig 3
80
100
120
140
160
Dale 01 leal appearance (days alter soaking)

---

0.20 ---r-~-----------~-------r-j
IR64
.-.
~
0.15
1
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.....J
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
Mean water temperature (oC)
Fig. 4

---

0,15
0,15
Cil
>-
REP 1
a
REP2
b
Cil
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>-
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al
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w
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"
w
0,00
0,00
a
5
10
15
20
25
30
a
5
10
15
20
25
30
Mean water temperature (OC)
Mean water temperature (OC)
0,15
0,15
REP3
c
REP4
d
Cil
Cil
>-
>0-
'"
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~
~
~
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0,10
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al
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1
al
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E
Cll
w
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J
E
w
1
0,00
a
5
10
15
20
25
30
a
5
10
15
20
25
30
Mean water temperature (oC)
Mean water temperature ('C)
0,15 - , . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
REP 1-4
e
Topt
Cil
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ro
~
0,10
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1Il
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Tbase
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~
0,05
Cl
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E
w
5% confidence
interval
~""
0,00 +-----...,..:---__L-,---'-
,--
---,_ _-l-_ _--,
--j
o
5
10
15
20
25
30
Mean water temperature (OC)
Fig. 5

---

0,15
a
observed range
IKP REP1-4
Vl
>-
ro
"0
--
.-
~
Topt
0,10
"'l"
.8
.-
-ro
2
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0
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c
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0,05
~
Q)
E
w
5% confidence:·
interva~.....:
0,00
0
5
10
15
20
25
30
Mean water temperature CC)
0,15
b
abserved range
Vl
>-
.~EP1-4
1
ro
J
~
.-
~
0,10
"'l"
.8
Tapt
.-
-(li
2
Q)
"'§
Q)
0
c
Q)
0,05
~
Q)
E
w
5% confidence
interval
0,00
a
5
10
15
20
25
30
Fig. 6
Mean water temperature (oC)

---

'1' '
.
' ' - 7 ' "
. . . . .
1
0.6 - - - - . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ,
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m
L 5-6
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L-
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0.1
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10
15
20
25
30
rv1ean water temperature (OC)
Fig. 7

---

days until flowering
days until flowering
days until flowering
160~
bl
1996
1995
a 16°1
160r
•
c
- - -
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140
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.....
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......
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•
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- ,
......
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......
1.
,
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1
1
1
1
1
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1
1
1
80 1
!
1
1
1
-30
0
30
60
90 120 150 180
-30
0
30
60
90 120 150 180
-30
0
30
60
90 120 150 180
Julian date of seed soaking
Julian date of seed soaking
Julian date of seed soaking
,
Fig. 8
\\.

---

IR64, 1995 data simulated
1S0 .,-----~---~-------___,
160
a
>:
~
140
...III-g 120
~
.!l 100
Cl
c
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SO
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Date of leaf appearance (days after soaking)
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Fig. 9
Date of leaf appearance (days after soaking)

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PHOTOTHERMAL CONSTRAINTS AND ADAPTABILITY OF mRIGATED RICE
CROP VARIETIES IN THE SAHEL
Abstract
Field experiments were conducted on WARDA Research Station in Senegal to study specific
environmental constraints (water, daily air temperature, phbtoperiod) on rice phenology
(phyllochron, floral induction). The study took place from October 1994 to November 1996.
The climate is characterized by a wet season (between July and September with about 200 mm
ofrainfall) and a dry season (between OctoberandJune). The latter can be subdivided into cold
dry season (from October to February) and Hot DrySeason (between March and June).
The observations were carried out on 18 varieties and 20 FI hybrid combinations obtained from
5 of these varieties. The crop duration was monitored in the dry season with a sequential
sowing date at 15-days interval with the aim of determining the degree of the variation of crop
cycle caused by photothermal constraints. The results show a linear relationship between the
first-leaf appearance development rate and the mean water temperature. For the following 3
leaves, this relation is quadratic and allows· to show the significantly different optimum
temperature (Topt) between genotypes which explains the differences in leaf appearance rate.
.The duration from first soaking to flowering has been subdivided into basic vegetative phase
(BVP), followed by the photoperiod sensitive phase (PSP) and finally the reproductive phase.
The PSP is the most sensitive phase to the photothermal constraints. The elongation of the
varieties' duration is due to: 1- a delayed germination and the slower appearance of the tirst
leaves; 2- a delayed floral induction resulting from the combined effects of temperature and
photoperiod during the induction phase, the latter being the most important factor to explain
the crop duration variations in Sahelian varieties.
The performances of the FI hybrids show that there is genetic diversity in the material used.
Characters such as earliness, cold response and response' to photoperiod' show an important
dominant effect. Heritability of these characters would allow their use in improving the rice
crop adaptability in the Sahelian environment.
Keywords:
Rice, Irrigated rice culture, phyllochron, floral induction, photoperiod, cold tolerance.

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A·!~.-\\L YSE- DES CONTRA[NTES PHOTOTHE Rl\\lIQUES EN VUE DE
L'ADAPTATION DES VARIETES DE RIZ IRRIGUE AU SAHEL
RÉSU"vlÉ
Des expérimentations om élé conduites à la station de recherche ADRA.O du Sénégal pour
déterminer l'action des contra intes' e~v;.to~~memaJcs spéci fiques (température de l'air, de
.
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l'eau, photopériode) sur la phénologie du riz (phyllochrone, induction de la floraison).
~étude s'est déroulée, d'OctObre 1994 à Novembre 1996. Le süe est caractéri<;é par'une
. {Sai:dn humide (environ.200 mm de pluie), de Juillet à Septembre, une saison sèche ,ou
. ~\\S9J~}Jsaison quï se subdivise encontre-saison froide (Octobre à Fé\\Tier) et ~n contre
saison sèche chaude (Mars à Juin) .
•Q,
.Les observations ont poné sur 18 variétés représentatives et 20 combinaisons d'hybrides
F 1réalisés à' panir de 5 de ces variétés. La durée du cycle de ce matériel a été suivi~ en
contre saison avec des semis espacés tous les 15 jour~ pour déterminer]' all.ongement du
cycle dû aux contraintes photothermiques. L~s résultats montrent une relation linéaire
entre'''la vitesse d'apparition de la ~remière f~uill~ et la température m~yenne :de l'eau.
Pour les 3 feuilles suivantes, cette relation est quadratique et permet de rn~ti-e en 'évidence
des tempé~atures optimales (Topt) significativement différentes eq.ire·· génotypes qui
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expiiquentles différences de vitesse d'apparition foliaire, Le cyc1e"~.emis-épiaisQn a été
décompo~é encyc1ey'égétatif ck ba~,e~-(BVf:).J~üi::i~d'une'phase:i~d~ctive(P5P) et une
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phase reproductive, La·phaseinductivy esr;l,a composante la plus sensible aux contraintes
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photothenniques, L'allongeine.ntdu cycle des variétés est dÛ: 1) à \\In retard de la'
: germination et à une vitesse plus faible d'apparition des pre~ières feuilles; 1) à uri retard'
de l'induction florale dû à l'effet combiné de la photopériode et de la température pendant
. la phase inélucti.ve, ce dernier ~~rme étant la composante la plus importante pour expliquer
.
,
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les v~riatlons du cycle des varittésauSahel. ,
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.' < :'
Le 'comportemE:rit des hybrides FI montre qu'il existe une 'diversité génétique dans lei;:.:
m~tériel utilisé. Les ,caràctères co'mme·la précocité, la se~sibilité au froid et la sensibilité ~
la photopériode montre 'un fort effet de domlnance. L'hérédité de ces caractères permette~t,
leur utilisation pour amélïprer l'adâptabilité des variétés dans les conditions de culture du,..,....',.••"'C',"
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Sahel.
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:i.~~F" Riz, Riz\\culture i~guée,Phyllocbrone, Induction florale, Photopériode, Tolérance au
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