Essais de levée de dormance chez Euonymus europaeus

Intitulé du projet : Essais de levée de dormance chez Euonymus europaeus
Porteur.se.s de projet : SylvainT • Christophe R • ...(projet du groupe de recherche graines ligneux)
État : conception • en cours de réalisation • terminé

Description du sujet

Le fusain d'Europe (Euonymus europaeus) est un arbuste de la famille des Celastraceae très demandé en plantation de haie champêtre. La semence du fusain possède une dormance profonde et difficile à levée pour diverses raisons. Jusqu'à présent (fin 2023), les résultats de germination dans beaucoup de jeunes pépinières agroforestières sont irréguliers d'une année sur l'autre. En plus des facteurs liés à la dormance et à la germination, les pratiques de séchage des semences après collecte, de nettoyage des semences (avec ou sans arilles), le milieu de stratification (température, densité des graines, humidité) semblent influencer les résultats.

Le terme de « dormance » fait référence aux conditions qui empêchent une graine viable de germer lorsqu'elle est soumise aux facteurs normalement considérés comme adéquats pour la germination – température, humidité, lumière et environnement gazeux appropriés. La dormance des semences de Euonymus europaeus est classée dans la catégorie "PD deep de type a" soit une dormance physiologique profonde qui nécessite une longue stratification froide pour être levée. (Baskin & Baskin,2014).

En plus d'une dormance profonde, les semences d'Euonymus europaeus sont très souvent attaquées par des champignons pathogènes en cours de stratification. La prolifération de ces pathogènes pourrait être dû à une forte teneur en huile ou en protéines (hypothèse). Les brassages réguliers pratiqués en pépinières ne permettent pas toujours de limiter la propagation du pathogène. Bien souvent, la prolifération du pathogènes ne peut être maitrisé, les semences perdent leur fermeté membranaire et meurent.

l'enjeu principale de ce projet de recherche est de faciliter la culture du fusain d'Europe à partir de semences et ainsi de trouver un itinéraire technique de nettoyage des semences et de levée de dormance suffisamment efficace pour se rapprocher des taux théoriques de germination (autour de 70%). Ce procédé pouvant être utilisé en pépinière forestière ou agroforestière avec du matériels non couteux et simple. Les résultats seront communiqués publiquement.

Description du projet de recherche de manière à faire comprendre les enjeux liées à cette recherche • l’origine de l’idée • le contexte... •

Étude bibliographique

La pépinière - G. Krüssmann, 1966

G. Krüssmann conseille de semer la graines immédiatement après maturité en septembre ou octobre (état de pureté des semences non communiqué). Si cela n'est pas possible, stratifier les graines au printemps (méthodologie non communiquée) et semer au printemps. La levée est irrégulière et s'étale sur plusieurs années. Il rajoute qu'en Hollande, la stratification débute en mai et que le semis suit à l'automne.

commentaire : source à données empiriques très difficilement exploitable. Il est intéressant néanmoins de voir le décalage de stratification avec je suppose un stockage à sec et à températures ambiantes de l'automne jusqu'à mai puis une stratification chaude de mai à l'automne suivant.

Seeds - Baskin & Baskin, 2014

Sur la dormance

La dormance chez Euonymus europaeus est classée dans la catégorie "PD deep de type a" soit une dormance physiologique profonde qui nécessite une longue stratification froide pour être levée. Une période de stockage à sec des graines avec une DP profonde à température ambiante avant la stratification à froid ne diminue pas la durée de la période de stratification à froid nécessaire pour lever la dormance. Cependant, cela a augmenté les pourcentages de germination des graines dEuonymus europaeus (Nikolaeva, 1969). Pour cette espèce, une stratification froide de 8 à 16 semaines (56 à 112 jours) est nécessaire pour lever la dormance (Nikolaeva, 1969). Les gibbérellines seules ou la kinétine seule n'ont pas d’effet sur la germination. Mais lorsqu'elles sont utilisées ensemble (50 % de gibbérellines et 50% de kinétine), des graines à 9-10 °C ont germée après une période de 2 mois (Nikolaeva et al., 1973). Bien que les gibbérellines ait stimulé la croissance des embryons excisés d’Euonymus europaeus, elle n’a pas fait germer des graines intactes. La germination d'Euonymus europaeus se déroule en deux phases. La première phase nécessite des températures relativement élevées (9 à 10 °C), et l'embryon grossit et fend le tégument. La deuxième phase nécessite une stratification à froid à 0-3 C pendant plusieurs semaines, puis la radicule émerge à 0-3 C. Les gibbérellines remplacent la première mais pas la deuxième phase de germination (Nikolaeva et al., 1973).

commentaire : Seeds de Baskin & Baskin (pages 58-60) nous donne une vue globale et précise de la dormance de cette espèce. Il serait intéressant d'expérimenter l'ajout de gibbérellines en stratification froide puis une stratification froide (0-3°C) de plusieurs semaines jusqu'à germination.

La dormance des graines d'Euonymus europaeus se lève en 75 à 90 jours de stratification. La stratification chaude avant la stratification froide favorise la levée de dormance. L'optimum de température pour la germination se trouve de 0-20°C puis à 10°C puis à 20-25°C au printemps (Nikolaeva, 1969; Judin, 1970; Nielsen, 1988; Bezdeckova et al., 2009a,c).

commentaire : page 724. Cette nouvelle donnée manque de précision (ou mauvaise lecture du tableau ?). Combien de temps à chaque optimum de température ? Pourquoi les optimums de températures sont dans cet ordre ?

Sur les champignons pathogènes

(page 253) : "Les champignons sont présents sur les graines, et des études sur la mycoflore de graines fraîchement récoltées d'espèces sauvages ont identifié une longue liste de champignons sur les téguments des graines"... "Même lorsque les graines sont stérilisées en surface, elles peuvent encore héberger/contenir de nombreuses espèces de champignons. Lorsque des graines sont semées dans le sol, de nombreuses espèces supplémentaires de champignons peuvent leur être associées ; certaines de ces espèces sont pathogènes tandis que d'autres sont commensales. Une augmentation de la densité des graines dans le sol peut jouer un rôle en favorisant la croissance des champignons, surtout si les graines sont proches les unes des autres, comme par exemple dans un sac en filet contenant des graines enfouies dans le sol" ... "Bien que des champignons soient souvent observés sur des graines non germinatives ou non viables qui se trouvent dans ou sur le sol, les champignons et/ou autres microbes ne sont pas identifiés.

commentaire : page 253. Sur ces articles liés aux pathogènes, on notera que le milieu de stratification en pépinière, généralement en sac plastique percé, pourrait créer une densité de graines importante risquant d'augmenter la prolifération de pathogènes. 

"Le nettoyage des graines par la fourmi omnivore (Pheidole plagiaria) dans les forêts tropicales de l'ouest de Java a réduit la croissance des hyphes fongiques sur les graines."

commentaire : Serait-ce le même cas pour le fusain ? sachant que la dissémination des semences se fait via les fourmis (ou oiseaux)

"La température et l'humidité relative (MC) des graines jouent un rôle important dans la promotion de la croissance des champignons sur les graines stockées ; cependant, les fongicides peuvent être efficaces pour lutter contre les champignons associés aux graines. En outre, des traitements thermiques (tels que ceux nécessaires pour rompre la dormance physique) peuvent être utilisés pour tuer les champignons pathogènes. "

commentaire : Jouer sur des taux d'humidité et de température différents en cours de stratification me semble intéressant à tester si pas d'utilisation de fongicide. Je me rappelle être étonné du taux d'humidité assez faible des semences en stratification chez un confrère pépiniériste lors d'une visite (en octobre 2022), avec des semences grossièrement retirée des coques roses et avec arilles. Aussi, l'utilisation de fongicide est à considérer comme un traitement thermique (Quel fongicide, quel température pour le traitement thermique, traitement thermique à l'eau ?)

"Une autre façon de lutter contre les champignons, en particulier ceux qui attaque les graines lors de longues périodes de traitements froids et humides, consiste à utiliser de la sphaigne plutôt que du papier filtre comme substrat. Il a été trouvé cinq isolats de Trichoderma viride et cinq actinomycètes associés à la sphaigne, et ces organismes étaient antagonistes aux champignons qui attaquent les graines lors d'une exposition prolongée à des conditions froides et humides." (page 19)

commentaire : Le choix d'un substrat de stratification est une piste d'expérimentation. Un substrat aux propriétés antifongiques (comme la sphaigne) ou y adjoindre un fongicide plus ou moins fort, ou inoculer un champignon qui prendrait la place des autres pathogènes sans altérer la semences...

Seed Information Database

SID classe les semences d'Euonymus europaeus dans les semences intermédiaire, ni orthodoxe, ni récalcitrante. Sur la base de données Kew garden, seul un test de germination est présent (en janvier 2024). Le voici :

% Germination	Sample Size	Medium	Light Hours	Temperature	Days	Treatment	Provenance
72	25	1% agar	12/12	10°C	399		Italy

commentaire : Le test de germination effectué en Italie en condition très contrôlée a donné une germination de 72% au bout de 399 jours, soit un an et 1 mois. Ce temps de germination est plus long que d'autres sources : 75 à 90 jours ou de 55 à 112 jours (Baskin & Baskin). Ce nombre de jour relativement élevé pour cette espèce, pourrait s'expliquer par une possible dormance secondaire des semences utilisées pour le test de germination. Ce test ne possédant pas de commentaire, ni de source, il est difficile d'exploiter la donnée...

Poids de 1000 graines = 38.95g / Teneur en huile = 51.50% / Teneur en protéines = 20.70%. Une autre source estime le poids de 1000 graines de 55.45g.

commentaire : La semence de fusain est très riche en huiles (51.50%).  Pour comparaison les graines de colza (Brassica napus) ont une teneur en huile de 42.10%, le tournesol (Helianthus annuus) de 41.54% et l'olivier (Olea europaea) de 20.97%. Est-ce pour cette raison que les champignons pathogènes s'installent très rapidement sur ces semences ? Quant au poids de 1000 graines, cela ne semble pas important dans ce sujet de recherche.

Seeds of Woody Plants in the USA, 1974

Cette source, bien qu'établi aux Etats Unis, aborde le cas d'Euonymus europaeus. Deux données m'intéresse ici. Elle aborde d'abord les conditions de stockages des semences. Les semences de fusains peuvent être conservées sèches pendant 1 à 2 ans (température ambiante ou à 1°C) ou humide pendant 7 ans à une température de 59 to 68°F ou 37°F (soit entre 15 à 20°C ou à environ 3°C). Le deuxième sujet qui nous intéresse concerne les traitements de stratification pour lever la dormance qui sont décrits dans les tableaux ci dessous :

Traitements de stratification sur Euonymus europaeus

Species Espèces	Moisture-holdind medium Moyen de rétention d'humidité	Warm période Période de chaud		Cold period Période de froid
		Temperature	Time	Temperature	Time
Euonymus europaeus	sand, peat or filter paper sable, tourbe ou papier filtre	68-77°F 20-25°C	60-90 jours	32-50 0-10°C	60-120 jours

Conditions et résultats des tests de germination sur graines stratifiées

Espèces	Conditions de test de germination				Capacité germinative moyenne	Purity Pureté	Soundness Viabilité ?	Nbre Samples Nbre échantillons
	Moyen	Temperature		Durée (jours)
		Jour	Nuit
Euonymus europaeus	Sand flats, germinators Sable, germoir	77°F 25°C	68°F 20°C	60	71%	75%	96%	22+

commentaire : on observe que la dormance s'étale sur 120 à 210 jours, soit entre 4 et 9 mois et que la germination épigée, à la suite de stratification (je suppose...), dure 60 jours de plus. Soit un total entre 6 mois et 9 mois ?

Expérimentations de Phitec (Belgique)

Phitec, organisme belge d'agroforesterie, a tester deux traitements de stratification sur le fusain d'Europe lors en 2023-2024. Le procédé, décrit ci dessous, a été partagé en février 2024, avant la fin des expérimentations.

• Traitement n°1

1. Dépulpage rigoureux avec finition au sable fin pour enlever la peau orange qui entoure la graine (qui semble avoir un effet inhibiteur sur la levée de dormance) ;
2. Longue phase (2, 3 mois) de mise au chaud (20°C) dans de la vermiculite humidifiée dans un sac en plastique fermé. --> Apparition de moisissure
3. Traitement des semences dans un bain d’eau de javel à 10% durant 4 heures + remise en sac et vermiculite ;
4. Retour en phase chaude, puis quelques semaines après, apparition de nombreux germes,
5. De ces sacs, deux destinations : un semis direct en terrine (la germination a l’air homogène à ce stade) et un mise en phase froide (1°C).

--> Conclusion à ce stade : ce protocole semble bien fonctionner pour la stratification du fusain mais nous n’avons pas assez de recul pour établir quel opération a favorisé la germination, à suivre.

• Traitement n°2

1. Idem que ci-dessus au niveau du dépulpage ;
2. Bain d’acide formique à 85% pendant 1 heure ;
3. Mise en sac + vermiculite humidifiée ;
4. Mise en phase froide directe (1°C) jusqu’au moment du semis début mars.

--> Pas de conclusion pour l’instant, nous aurons les résultats bientôt."

commentaire : Le dépulpage de l'arille semble une nécessité dans les deux protocoles utilisés. L'abrasion du sable fin est là en finition (utile ?). Pour le premier lot, l'utilisation d'eau de javel pour limiter la propagation du champignon est très intéressant. plusieurs questions techniques se posent : lors de la levée de dormance, quelle est la fréquence des brassages ? Les sacs sont-ils percés ? Pas de stratification froide ? Pour le deuxième lot, quels résultats au printemps 24 ? l'ajout d'acide formique a t'il joué un rôle dans le développement ou non de champignon pathogène ? Pas de stratification chaude ? Pourquoi ? 

Objectifs

L'enjeu de ce projet de recherche est de faciliter la culture du fusain d'Europe à partir de semences. Ainsi l'objectif est de dégager un itinéraire technique simple et réplicable de levée de dormance, dont les résultats donnent des taux de germination se rapprochant de 70% des graines mises en culture.

• Pourquoi l'itinéraire doit-il être simple et réplicable ? - Ce procédé pourra être utilisé notamment par de petites pépinières agroforestières, disposant de matériels et substrat peu couteux et simples de type tamis, sable de rivière, vermiculite, thermomètre peu précis, balance peu précise, sac de congélation ou boite en plastique, etc...
  • Peut-il y avoir des biais si le matériel utilisé n'est pas semblable chez tout les testeur.se.s ? Dans la détermination et le maintient des températures basses par exemple, une pépinière pourra avoir des différences notables selon le type de système (réfrigérateur, chambre froide...)
  • Déterminer les facteurs majeurs dans la réussite ou l’échec de la levée de dormance...
  • Quid des tests à l'extérieur...
• Cela concerne levée de dormance, pourquoi ? - La maitrise de la levée de dormance ainsi que les attaques de champignons pathogènes en cours de cette opération sont deux facteurs qui nous semblent clés dans la réussite de la germination. Le nettoyage du fruits, bien que laborieux, ne fait pas partit de ce sujet de recherche. Les recherches en amont montrent que la présence de l'arille orangée inhiberait la levée de dormance. Il convient donc de partir de la graine sans les différentes membranes entourant le fruit. Qu'en est-il du nettoyage fin des semences pour retirer complètement l'arille ?
• Taux de germination de 70, pourquoi ? - Il s'agit d'un taux de germination donné par la bibliographie.L'idée est de se rapprocher de ce taux, pas forcément de l'atteindre.

Les objectifs de la recherche • expression des hypothèses • questions relatives à cette recherche...

Méthodologie et choix d'un protocole

La méthodologie est décrite plus précisément sur la page suivante : Expérimentations de levée de dormance chez Euonymus europaeus 2024-2025

Concernant le nettoyage des graines, les recherches bibliographiques et retours d'expériences montrent que l'arille inhiberait le processus de germination. il est donc décidé de nettoyer les graines de l'enveloppe rose et de l'arille orange. Le nettoyage fin de l'arille n'est pas obligatoire.

Concernant le choix de la stratification et d'après les recherches bibliographiques, nous avons choisi d'expérimenter deux processus : une stratification contrôlée et une stratification non contrôlée (traditionnelle).

Concernant la limitation de pathogènes en cours de stratification, cela nous semble un facteur déterminent dans la réussite des stratifications. Nous avons choisi de tester les méthodes suivantes : l'eau de javel, la densité peu élevée des semences, l'acide acétique (vinaigre blanc), la solution de microorganisme (en option).

Quel est le protocole • Comment est opérationnalisée la recherche ? • Avec quels moyens humains, matériels ? • Comment les graines seront traitées • les opérations prévues.

Résultats

Les résultats obtenus

Conclusions

Ce qu'on peut en déduire des résultats obtenues • Est ce que cela répond à la problématique ? • Besoin de recherches supplémentaires ? •

Mots-clés

Euonymus europaeus • Levée de dormance • Champignon pathogène •

Les mots clés du sujet de recherche, cela permet de retrouver l'information via la barre de recherche • exemple : Crataegus monogyna • priming • traitement de prégermination

Notes et commentaires

20240122 - ST - Antonin de Phitec en Belgique me parle d'une expérience sur un lot de semences de fusains trempé dans un bain d'acide chlorhydrique (concentration? temps?) suivi d'un séchage et d'une stratification froide avec ajout de javel (quel dosage?). Il y aurait eu 100% de germination. Il part de l'hypothèse que les graines, disséminées par les fourmis (myrmécochore) ou les oiseaux, se retrouvent dans un environnement acide d'où l'acide chlorhydrique... La javel permet de limiter la moisissure des graines en stratification. --> penser à recontacter Antonin.

20240125 - ST - Création de la page dédiée. Étude de Seed de Baskin & Baskin et autres sources.

20240205 - ST - Envoi d'un mail à Antonin. Recherches sur les pathogènes (Seeds & autres). Penser à demander à Antonin le niveau de nettoyage des semences (avec ou sans arilles).

20240222 - ST - retour d'Antonin

20240222 - ST - Petite expérience de pensée avec une histoire imaginaire d'une graine de fusain qui se laissa transporter dans des conditions propices à sa germination : La colonne de fourmis dénicha une graine de fusain au sol, à l'automne, une source extraordinaire de protéines et de lipides ! Elles prirent le globe orangé dans leurs mandibules, et l’emmenèrent tant bien que mal dans le garde manger de la fourmilière à une trentaine ou une quarantaine de centimètres du sol. A cette profondeur, la température s'établissait autour de 10°C. Dans cette environnement, l'acide formique aux fonctions antiseptique et de marquage des pistes inondait l'atmosphère, ne laissant aucune chance au champignon de se développer sur la graine endormi. L'arille se fendilla par l'action des fourmis préparant qui repas de l'hiver. Avec le temps, l'humidité de l'automne atteignit les profondeurs du sol. La graine gonfla, imbiba le liquide précieux au même moment que l'activité de la fourmilière s’éteignait pour l'hiver. Le froid s'installa avec quelques mois de retard en profondeur et c'est en janvier qu'il caressa la petite graine gonflée enfuie dans sa fourmilière. La fourmilière s'immobilisa dans le froid devant une graine gonflée, devant un repas manqué. La dormance pour la petite graine de fusain se termina par le piquage. La radicule sortit avant que la société des fourmis ne reprenne complètement vie. De l'autre bout de la sphère blanche, la plantule grandit et parvint à sortir de terre après bien des efforts. Un fusain était né. (C'est une histoire inventé qu'on se le dise...)

20240226 - ST - Suivi des levées de dormance de 2023-2024 : Observation aujourd'hui de piquage sur un lot mis en stratification dans du sable à l'extérieur dans un conteneur de 7L. Les graines ont été disposée en le 31 octobre 23. Il s'agissait de fin de lot de dépulpage composé à la fois de semences non dépulpé (avec coques roses et arilles oranges) et de semences complètement dépulpés (sans arille). Le piquage s'est concentré sur les graines complètement dépulpée. Elles sont gonflées, l'enveloppe marron est craquelée et la radicule commence à se développer. Pour les semences non dépulpées avec les arilles, j'observe que l'arille est toujours présente autour de la semence, elle n'a pas été dégradé en 4 mois. Aussi, la graine n'est pas gonflée mais semble toujours viable (elle n'a pas coulée). Il est difficile d'estimée le pourcentage de semence avec radicule ou de semences encore viables car le nettoyage au tamis. Un autre lot en stratification dans un sac plastique et vermiculite, sur semences complètement dépulpée ne semble plus viable. Observation de graines coulées à la pression au doigt.

commentaire : comme le relève Antonin, l'arille semble inhiber la dormance de la semence. 

20240312 - Réunion avec le groupe de travail graine de ligneux. Exposé du travail réalisé jusque là. Il est prévu de se réunir en avril pour définir plus précisément des protocoles expérimentaux.

20240416 - ST - Réunion de 2h avec Christophe, Benjamin et André pour définir les différents protocoles à expérimenter durant l'automne-hiver 2024-2025.

20240418 - ST - Créationde la page "Expérimentations de levée de dormance chez Euonymus europaeus 2024-2025" et rédaction des descriptions des protocoles.

Notes libres des porteur.se.s de projet qui peut servir de brouillon durant la phase de rédaction de la page...

Bibliographie

Notes

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