Agronomie 16 (1996) 505-515
DOI: 10.1051/agro:19960804

Abnormalities in the male developmental programme of winter wheat induced by climatic stress at meiosis

S. Demotes-Mainard^a, G. Doussinault^a and JM Meynard<sup>b

a</sup>  Station d'amélioration des plantes, Inra, BP 29, F-35650 Le Rheu
^b  Laboratoire d'agronomie, Inra, F-78850 Thiverval-Grignon, France

Abstract - From the onset of meiosis, wheat plants, cv Moulin and Pernel, were subjected to climatic stress for 7 days in a growth chamber. The stress conditions (11 μmol.m^-2.s ^-1 photosynthetic photon flux density, 1.5/8 °C night/day, 12.5 h photoperiod) were chosen so that the stress affected the grain set in a similar way to low radiation, possibly associated with chilling in the field. Control plants received 203 μmol.m^-2.s^-1 photosynthetic photon flux density, 15/18 °C temperatures and 16 h photoperiod. In stressed plants, the grain set was reduced due to poor fertilization, as shown by the absence of development of endosperms from the embryo sacs. Male development was affected: anthers were frequently small, curved or shrivelled, and did not dehisce. Pollen release was limited and the pollen load on the stigma was low. Pollen viability (fluorochromatic reaction) was altered, but pollen grains were normally trinuclear at anthesis. Female fertility was unaffected. Both varieties showed the same alterations.

Résumé - Anomalies dans le programme mâle du blé d'hiver induites par un stress climatique à la méiose. Du blé (variétés Moulin et Pernel) a été soumis à un stress climatique durant 7 jours à partir du début de la méiose, en chambre de culture. Les conditions de stress (densité de flux de photons de 11 μmol.m^-2.s^-1, 1,5/8 °C nuit/jour, photopériode de 12 h 30) ont été choisies de façon à ce que ce stress ait les mêmes effets sur la nouaison qu'un éclairement faible, éventuellement accompagné d'une température basse, au champ. Les plantes témoins étaient soumises à une densité de flux de photons de 203 μmol.m^-2.s^-1, des températures de 15/18 °C et une photopériode de 16 heures. Chez les plantes stressées, la nouaison a été réduite suite à un déficit de fécondation, mis en évidence par l'absence de développement d'albumen dans les sacs embryonnaires. Le développement mâle a été affecté : de nombreuses anthères étaient petites, incurvées ou recroquevillées et non déhiscentes. La libération du pollen a été réduite et la quantité de pollen disséminée sur les stigmates était faible. La viabilité du pollen (réaction fluorochromatique) a été altérée, en revanche les grains de pollen étaient normalement trinucléés lors de l'anthèse. La fertilité femelle n'a pas été affectée. Les deux variétés ont présenté les mêmes altérations.

Key words: sterility / meiosis / low radiation / chilling temperature / Triticum aestivum L = wheat

Mots clés : stérilité / méiose / éclairement faible / température basse / Triticum aestivum L = blé