Agronomie 23 (2003) 51-66
DOI: 10.1051/agro:2002068

Testing a predicting model for frost resistance of winter wheat under natural conditions

Christophe Lecomte, Alex Giraud and Véronique Aubert

INRA, Unité de Génétique et d'Amélioration des Plantes, 17 rue Sully, BP 86 510, 21065 DIJON Cedex, France
(Received 16 November 2000; accepted 23 April 2002)

Abstract
The current knowledge of the winter frost hardiness and of the hardening and dehardening process of wheat (Triticum aestivum L. Thell.) makes it possible to elaborate a prediction model, including the genotype, the growth stage of the plant, the temperatures allowing hardening, and the speed and duration of hardening and dehardening. For each of these factors, several hypotheses were considered. Combination of these different hypotheses led to 24 potential models. Each of them was tested with data obtained under natural conditions, over 10 different winters. The prediction of the resistance level was good for the first frost wave, showing that a convenient predicting model can be based on relatively easy hypotheses. Conclusions can be made on certain hypotheses such as the susceptibility level at the coleoptile stage, the stage range where the maximal resistance increases, and the pattern of the hardening speed. For the subsequent frost waves, the divergence between the predicted and the observed resistance thresholds increased, irrespective of the leaf stage in the observed range. We show the role of the accumulated dehardening and the long time exposure to temperatures near the plant frost resistance threshold in the decrease of frost resistance. Nevertheless, other factors have to be considered in order to correctly predict the frost resistance thresholds for the second, third and subsequent frost periods.

Résumé
Test d'un modèle de prévision de la résistance au gel du blé tendre d'hiver en conditions naturelles. Les connaissances acquises sur la résistance au gel hivernal et sur les processus d'endurcissement et de désendurcissement du blé (Triticum aestivum L. Thell.) permettent d'envisager l'élaboration d'un modèle de prévision qui prend en compte le génotype, le stade de la plante, les plages de températures qui permettent l'endurcissement, la vitesse et la durée de l'endurcissement et du désendurcissement. Pour chacun de ces facteurs, plusieurs hypothèses ont été envisagées. La combinaison de ces différentes hypothèses conduit à considérer 24 modèles potentiels. Chacun a été évalué à l'aide de données recueillies en conditions naturelles, au cours de 10 hivers. On obtient une bonne prévision des seuils de résistance au gel pour le premier coup de froid, et l'on peut conclure sur un certain nombre d'hypothèses comme le seuil de sensibilité au stade coléoptile, la gamme de stades au cours de laquelle la résistance maximale s'accroît, et la forme de la vitesse d'endurcissement. Pour des coups de froid ultérieurs, la divergence entre les seuils de résistance prévus et observés s'accroît avec le nombre de coups de froid, indépendamment du stade foliaire, dans la gamme de stades que nous avons explorée. Parmi les facteurs responsables de l'affaiblissement des plantes, nous mettons en évidence le rôle du désendurcissement cumulé et de l'exposition prolongée à des températures proches du seuil de résistance. Mais une prévision correcte de la résistance au gel pour des secondes, troisièmes, ... périodes de gel imposera de prendre en compte d'autres facteurs comme la satisfaction des besoins en vernalisation.

Key words: frost resistance / modeling / wheat / genotypic effect

Mots clés : résistance au gel / modélisation / blé tendre / effet génotypique

Correspondence and reprints: Christophe Lecomte
    e-mail: lecomte@epoisses.inra.fr

Communicated by Jean-François Ledent (Louvain-la-Neuve, Belgium

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