The seeds chimiopriming by silicon: An effective method at the service of agriculture to improve drought tolerance Water stress is one of the most restrictive abiotic stresses having harmful effects on plants, which appear both at the morphological and physiological levels, hence the need to improve tolerance to this factor. Thus, researchers are trying to develop effective approaches to improve plant production. In this sense, the use of silicon (Si) has attracted the attention of several researchers, since it is considered one of the most known elements to have beneficial effects in modern agriculture. Numerous studies have shown that it can positively influence plant growth and yield, and especially improve their resistance to abiotic and biotic stresses. But this phytostimulator can also be applied as an agent in chemopriming, priming being a method of pre-treatment of seeds allowing a synchronization of germination, a better growth and tolerance to abiotic stresses. The objective of this work is to study the effect of chemopriming of seeds with silicon on the behavior of Trigonella foenum-graecum L. plants (fenugreek) derived from these seeds and subjected to water stress, by stopping watering. Several biometric, physiological and biochemical parameters, and particularly those related to oxidative stress, were measured. According to the results obtained, chemopriming with silicon mitigated the negative effects of stress. Compared to the stressed seedlings, this attenuation was observed through an improvement of growth and development as well as structural stability of the membranes. The different pretreatments allowed us to conclude that the ameliorative effects induced by chemopriming were not due to the imbibition alone, the rehydration effect alone or the silicon effect alone. On the other hand, it seems that Si cancels the effect of hydropriming.

1. Le chimiopriming des graines par
le Silicium: une méthode efficace
au service de l'agriculture
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene
1er Séminaire National
‘'Amélioration des Plantes : Stratégies et Perspectives‘’
(AMPSP-1)
Dr Lilya BOUCELHA
Présenté par :
Co-auteurs :
-Réda DJEBBAR
-Ouzna ABROUS-BELBACHIR
-Pierre CAROL
05 Mai 2022
Faculté des Sciences Biologiques

2. INTRODUCTION

3. Un déficit hydrique s’installe lorsque
l’eau disponible pour la plante ne lui
permet pas de répondre à la
demande climatique (Djebbar, 2012).
Stress hydrique
Les plantes sont souvent soumises à
de graves déficits hydriques dus à
une chute brutale de l’humidité ou à
une augmentation de la température.
Les réponses de la plante à la sécheresse
dépendent de :
• La durée et l’intensité du déficit
hydrique.
• L’espèce, mais aussi la variété.
• Le stade phénologique de la plante

4. Au niveau
anatomique et
morphologique
Réduction de
la croissance
Au niveau
physiologique
Baisse du
potentiel
hydrique foliaire
Fermeture de
stomates
Baisse de l’activité
photosynthétique et
de la respiration
Au niveau
hormonal
Au niveau
métabolique
Accumulation
de
l’ABA
Accumulation
de
l’éthylène
Diminution
des
cytokinines
La sénescence
Au niveau de l’état
redox
altération
des
glucides
Diminution
des
protéine
Perturbation
des
lipides
Affecte
la
nutrition
minérale
Installation
d’un stress
oxydatif
Accumulation
de ERO
Baisse des
activités
enzymatiques

5. Afin d’améliorer la production végétale et le rendement, plusieurs
approches sont utilisées:
L’adoption de techniques culturales adéquates
La sélection de variétés tolérantes
La création de génotypes modifiés par génie génétique (OGM)
Actuellement, afin d’améliorer la production
végétale et la tolérance à certains stress
une nouvelle approche est adoptée.
Elle consiste à traiter les graines en
prégermination par hydropriming et/ou
chimiopriming.
Technique
moins coûteuse

6. Les phases de la germination
Phase
d’imbibition
Phase de
germination
Phase de
croissance
Phase Réversible
Application de l’amorçage
Phase
Irréversible
Percée de
la radicule
Au cours de la phase
réversible, la semence
peut être redéshydratée
sans être affectée
(Aucun dommage)
Application du
traitement
prégerminatif
Ou Priming
Ou Amorçage

7. Imbibition partielle de la semence
Activités métaboliques
Pré-germinatives
La phase
réversible
de la
germination
Redéshydratation avant
l’Émergence de la radicule
Traitement prégerminatif Ou Priming
Réhydratation et
Mise en Germination
Activation
des Processus
germinatifs

8. Obtention des
plantes plus
tolérantes aux
stress abiotiques
Floraison plus
précoce
Levée de la
dormance
Obtention des
cultures uniformes
Amélioration de la
croissance et du
rendement.
Germination
homogène
(synchronisée) et
rapide.
Effets
bénéfiques
du Priming

9. Types de
traitements
prégerminatifs
Osmopriming
Double
hydropriming
Hydropriming Chimiopriming
Silicium
Hormopriming

10. Le Silicium ne se trouve jamais à
l’état libre ou pur dans la nature,
mais uniquement sous forme de
combinaisons car il réagit rapidement
avec l’eau et l’oxygène.
Le Silicium est
retrouvé sous deux
formes :
Minérale
Organique
Le Silicium est le deuxième élément
chimique le plus abondant de la
croûte terrestre après l'oxygène
(27,6 %).

11. Dans des conditions
favorables
Dans des conditions
défavorables
Amélioration de la
croissance des parties
aériennes et
racinaires.
• Augmentation du potentiel
hydrique.
• Croissance plus rapide des
racines
• Renforcement de la structure
des membranes.
• Atténuation du stress oxydatif

12. Le traitement prégerminatif des graines est la méthode la plus efficace
permettant la pénétration du silicium à des concentrations contrôlées.
Elle est considérée comme l’une des principales techniques qui peuvent
améliorer la tolérance au stress abiotique chez les plantes.
Application du Si sur les plantes par arrosage ou aspersion,
n’est pas toujours évidente pour permettre son absorption.

13. Beaucoup de travaux ont
étudié l’impact du Si sur
les plantes entières
Coskun et la. (2019)
Mécanismes d’action du silicium
impliquant la tolérance au stress
abiotiques
Très peu d’articles ont été consacrés
aux prétraitements des graines par le Si
Mais

14. Objectifs
du Travail

15. Traitements prégerminatifs des semences de
Trigonella foenum- graecum
Chimiopriming
Silicium
Effet sur la
croissance
Effet sur
quelques
paramètres
physiologiques
Effet sur
quelques
paramètres
biochimiques
Effets sur la
tolérance à une
contrainte hydrique
des plantes issues
de ces graines

16. Matériel et
Méthodes

17. Classification
Plante : Fenugrec (Trigonella
foenum-graecum.)
Origine: Moyen-Orient.
Classe: Eudicotyledone
Famille: Fabaceae.
Intérêts médicinaux
✓ Appétitive
✓ Pouvoir d'éliminer les toxines
✓ Augmente la digestion
✓ Augmente l’assimilation des
aliments

18. Imbibition
Imbibition
seule 6h dans
l’eau distillée
Simple
Hydropriming
Imbibition dans
l’eau distillée
Prétraitement
Imbibition dans le
Si
Pas de Priming Priming ou Amorçage
Chimiopriming
Imbibition dans le
silicium
Contrôle Prim Si-Prim
+Redéshydratation
+Redéshydratation
6h
Abréviation Si-6h
Sélection des graines
6h
6h
6h

19. Prétraitement des graines
Étude des paramètres
biométriques et
physiologiques
des parties aériennes
Étude des paramètres
liés au stress oxydatif
Mise en germination
Mise en pots
Croissance de 18 jours
Plantules
issues de
graines
témoins et
prétraitées
Si-6h
Contrôle Prim Si-Prim
Arrosage
régulier
Arrêt
d’arrosage

20. Étude des paramètres biométriques et physiologiques
des parties aériennes
2) Paramètres physiologiques
1) Croissance linéaire des parties aériennes
Protéines totales
Proline libre
Teneur relative
en eau TRE
Bradford
(1976)
Magné et
Larher (1992)
Slatyer, 1967
Pigments
photosynthétiques
Méthode
colorimétrique

21. Mesures des activités
antioxydantes enzymatiques
La catalase
L’ascorbate
peroxydase
Anderson et al.
(1995)
Nakano et Asada
(1981)
La gaïacol
peroxydase
MacAdam et al.
(1992)
Analyse cytochimique
Par le DAB
Thordal-Christensen et
al.(1997)
Détection du peroxyde
d’hydrogène (H2O2)
SOD
Marklund
(1974)
Mesures de l’activité
antioxydante non
enzymatique
La CANET
Prieto et al.
(1999)
Peroxydation lipidique
Intégrité membranaire
Pike et al. (1998) MDA Malondialdehyde
Popham et Novacky (1991)
3) Paramètres liés au stress oxydatif

22. RÉSULTATS

23. Les plantes issues de graines ayant subi des
traitements prégerminatifs, notamment le
chimiopriming par le Si et l’hydropriming,
semblent mieux tolérer le stress hydrique.
Photographies montrant la croissance
linéaire des parties aériennes et le
développement des plantules de
Trigonella foenum-graecum issues des
graines témoins et traitées, A. Contrôle ;
B. Imbibition Si-6h ; C. Hydropriming
; D. Chimiopriming pas le Si.
Stade
floraison
Formation
de la
gousse
Si-Prim
+31 %

24. Les plantes issues de graines traitées
maintiennent, dans l’ensemble, une meilleure
TRE qui leur permet de moins subir les effets
du stress hydrique et même, d’améliorer leur
croissance et leur développement.
TRE
Caroténoïdes
Proline
Chlorophylles
+35 %
+74 %
-20 %
+234 %

25. Diminution de la production du H₂O₂
par le chimiopriming avec le silicium
Le chimiopriming par le Si permet
de maintenir de la stabilité et
l’integritè membranaire.
-25 %
-18 %

26. Diminution
des activités
enzymatiques
et non
enzymatiques
chez le lot
Si-Prim
SOD
Catalase
APX
GPOX
CANET
-93 %
-29 %
-34 %
-17 %
+83 %
-24 %

27. DISCUSSION

28. Chimiopriming
DISCUSSION GENERALE
Silicium
Contrôle divers réponses aux
contraintes abiotiques en
atténuant les dommages causés
Faibles production de ROS
Régule divers processus
biologiques chez les plantes
Mémoire
épigénétique
Amélioration de la
croissance et du
développement des parties
aériennes
Modifications morphologiques, physiologiques et biochimiques
Augmentation de la
biosynthèse des
protéines solubles
Augmentation de la teneur
relative en eau
Tolérance au stress
hydrique essentiellement
(activation des enzymes
antioxydantes)
Stress ou conditions normales
Préservation de l’intégrité
membranaire
Moduler les aspects de
développement et de la
croissance(régulation des
stomates)
Centralise les réponses aux
divers signaux vis-à-vis d’un
stress
Signalisation

29. Conclusion
Et
Perspectives

30. Avant l’émergence
de la radicule
Graines imbibées
dans une solution
du silicium
Graines prétraitées
par le Si
Déficit hydrique
Application du
traitement
prégerminatif
Plantes
tolérantes
au stress
hydrique
➢ La structuration des parois
➢ Protection et stabilisation
des membranes cellulaires
➢ Diminution de la perte d’eau
➢ Stimulation de l’assimilation
du carbone
➢ Activation des systèmes
antioxydants
➢ Limitation des dommages
cellulaires
Activation
des
mécanismes
de tolérance
au stress
hydrique

31. Les prétraitements nous a permis de conclure que les effets améliorateurs induits par
le chimiopriming n’étaient pas dus à l’imbibition seule, à l’effet redésydratation seul
ou à l’effet du silicium seul.
Il semble que le silicium inhibe l’effet de l’hydropriming.
-Confronter les plantules issues de graines prétraitées à d’autres contraintes telles
que le stress salin.
- Utiliser d’autres espèces végétales plus sensibles au stress hydrique.
- Réaliser des essais au champ afin de confirmer ces résultats.

32. MERCI
POUR VOTRE
ATTENTION