Alternate bearing on yield components, biochemical characteristics, and antioxidant enzyme activities of Iranian commercial date palm cultivars

Résumé technique : Alternance de production chez les cultivars commerciaux de palmiers dattiers iraniens

Énoncé du problème
L'alternance de production, caractérisée par des fluctuations cycliques entre les années de forte récolte (ON) et les années de faible récolte (OFF), représente une contrainte économique majeure pour la culture du palmier dattier (Phoenix dactylifera L.). Ce phénomène entraîne une abscission sévère des fruits et une instabilité du rendement. Bien que les causes soient souvent attribuées à des déséquilibres nutritionnels, des changements hormonaux et des stress environnementaux tels que les températures élevées, les mécanismes physiologiques spécifiques — en particulier le rôle des propriétés biochimiques et des systèmes de défense antioxydants — restent insuffisamment compris chez les cultivars commerciaux iraniens. Les températures élevées, un agent de stress prévalent dans les régions arides, induisent un stress oxydatif via les espèces réactives de l'oxygène (ROS), ce qui peut endommager l'appareil photosynthétique et réduire la productivité. Cette étude vise à élucider l'interaction entre l'état de production, les caractéristiques biochimiques et les activités des enzymes antioxydantes afin d'expliquer la base physiologique des fluctuations de rendement.

Méthodologie
La recherche a été menée sous forme d'expérience factorielle selon un dispositif en blocs complets randomisés (RCBD) avec cinq répétitions. L'étude s'est déroulée sur trois saisons de croissance consécutives (2021, 2022 et 2023) dans une plantation commerciale à Nehbandan, dans la province du Sud Khorasan, en Iran.

• Facteurs : Les facteurs expérimentaux étaient l'état de production (ON vs OFF) et le cultivar ('Kabkab', 'Khare-Khosh' et 'Zahidi').
• Matériel végétal : Des arbres de vingt ans ont été sélectionnés, avec 25 arbres par cultivar. Tous les arbres ont reçu une gestion agronomique uniforme, incluant la pollinisation manuelle, l'éclaircissage des fruits et une irrigation avec des niveaux spécifiques de conductivité électrique et de pH.
• Mesures :
  • Composantes du rendement : Le rendement total en fruits, le poids du fruit, la longueur, le poids de la pulpe et les solides solubles totaux (TSS) ont été évalués au stade Tamar.
  • Traits physiologiques et biochimiques : La température foliaire, la teneur relative en eau (RWC) et la fuite d'électrolytes ont été mesurées. Les tissus foliaires ont été analysés pour la chlorophylle totale, la proline libre, les glucides solubles totaux, les protéines solubles totales et le potassium (à la fois dans les feuilles et les inflorescences).
  • Activités enzymatiques : Les activités des principales enzymes antioxydantes — peroxydase (POD), catalase (CAT), glutathione réductase (GR) et phénylalanine ammonia-lyase (PAL) — ont été quantifiées dans des homogénats de feuilles.
• Analyse statistique : Les données ont été analysées par ANOVA à deux facteurs, suivie du test HSD de Tukey à $P \leq 0,05$.

Résultats clés
L'étude a révélé des différences physiologiques et biochimiques distinctes entre les années de production ON et OFF, ainsi que des variations génotypiques significatives entre les cultivars.

• Rendement et qualité des fruits : L'état de production ON a produit le rendement total en fruits le plus élevé (63,6 de kg arbre⁻¹). Inversement, les arbres OFF présentaient des mesures de qualité de fruits supérieures, notamment un poids de fruit (15,55 g), une longueur (61,60 mm) et un poids de pulpe (13,16 g) plus élevés, ainsi qu'un taux de solides solubles totaux (35,92 °Brix) plus élevé. Le cultivar 'Khare-Khosh' a systématiquement démontré le rendement total en fruits le plus élevé, tandis que le 'Zahidi' a montré le rendement le plus faible et les plus petites dimensions de fruits, quel que soit l'état de production.
• État physiologique des feuilles : Les arbres OFF présentaient une teneur relative en eau foliaire (74,06 %), une chlorophylle totale (3,01 mg g⁻¹ FW) et des températures foliaires plus faibles que les arbres ON. Les arbres ON ont subi des températures foliaires et des fuites d'électrolytes plus élevées, indiquant un stress thermique et des dommages membranaires accrus.
• Accumulation biochimique :
  • Marqueurs de stress : Les arbres ON ont accumulé des niveaux plus élevés de proline libre (151,56 µmol g⁻¹ FW), suggérant une réponse au stress combiné de la charge fruitière lourde et des températures élevées.
  • Nutriments et solutés : Les arbres OFF maintenaient des concentrations plus élevées de glucides solubles totaux (179,53 mg g⁻¹ FW), de protéines solubles totales (8,20 mg g⁻¹ FW) et de potassium foliaire (8,37 mg g⁻¹ DW). En revanche, les arbres ON présentaient un taux de potassium plus élevé dans l'inflorescence, reflétant la translocation vers le fruit en développement.
• Activités des enzymes antioxydantes : Un résultat notable est que l'état de production ON a déclenché des activités significativement plus élevées des enzymes antioxydantes, incluant la peroxydase (432,17 unités mg⁻¹ FW min⁻¹), la catalase (498,98 unités mg⁻¹ FW min⁻¹), la glutathione réductase (1022,73 unités mg⁻¹ FW min⁻¹) et la PAL (15,01 unités mg⁻¹ de protéine soluble). Cela suggère une régulation positive du système de défense pour contrer le stress oxydatif induit par les hautes températures et les charges de récolte lourdes.
• Performance des cultivars : Le cultivar 'Khare-Khosh' est apparu comme le plus résilient, présentant le rendement, la RWC, la chlorophylle, la proline, les glucides, le potassium et les activités enzymatiques antioxydantes les plus élevés, ainsi que les températures foliaires et les fuites d'électrolytes les plus faibles. Le 'Zahidi' a systématiquement obtenu les moins bons résultats sur la plupart des paramètres.

Signification et affirmations
L'article affirme que les composantes du rendement, les propriétés biochimiques et les activités des enzymes antioxydantes dans les palmiers dattiers dépendent fortement à la fois de l'état de production et du cultivar spécifique. L'étude démontre que :

1. Compromis physiologiques : Un rendement élevé (années ON) se fait au détriment d'une réduction de la taille des fruits, d'une baisse des solides solubles et d'un stress physiologique accru (température plus élevée, fuite d'électrolytes et accumulation de proline), nécessitant une réponse antioxydante robuste.
2. Variation génotypique : Il existe une hétérogénéité génétique significative parmi les cultivars iraniens. Le cultivar 'Khare-Khosh' possède des mécanismes d'adaptation supérieurs, notamment un meilleur ajustement osmotique (proline et RWC élevées) et un système de défense antioxydant plus actif, lui permettant de maintenir des rendements élevés dans des conditions de chaleur intense.
3. Potentiel de sélection : Les marqueurs biochimiques identifiés (par exemple, les activités des enzymes antioxydantes, le potassium foliaire et la RWC) et les traits physiologiques (température foliaire) peuvent servir d'outils efficaces pour la sélection de cultivars tolérants à la chaleur et à haut rendement dans les programmes de sélection.

Les auteurs concluent que, bien que l'étude apporte des informations précieuses sur la physiologie de l'alternance de production chez ces trois cultivars, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer ces mécanismes dans la plus large diversité des cultivars de palmiers dattiers iraniens. Ce travail ne propose pas de nouveaux protocoles de gestion, mais met plutôt en évidence la base physiologique des fluctuations de rendement pour éclairer les futurs efforts de sélection et de création variétale.