Vernalisation : comment le froid affecte la floraison

Si, comme nous, vous êtes un cultivateur passionné, vous serez bien conscient de la façon dont le froid peut affecter vos plantes, qu'il s'agisse de la croissance lente des plantes dans une tente de culture intérieure sans chauffage pendant l'hiver ou des dernières plantes extérieures qui ne finissent pas de mûrir avant les premières gelées et finissent par succomber au froid. Mais malgré les effets négatifs qu'il peut avoir sur le cannabis, le froid est essentiel au succès de nombreuses plantes et joue un rôle fondamental dans leur bon développement et dans des fonctions clés telles que la germination, la croissance et la floraison.

Vous avez probablement entendu parler de la stratification, dans laquelle les graines de certaines espèces végétales entrent en dormance jusqu'à ce qu'elles aient été exposées à une période prolongée de basses températures. Il s'agit d'une adaptation évolutive pour s'assurer que les graines ne germent pas avant la fin de l'hiver froid, augmentant ainsi considérablement leurs chances de survie. C'est le cas de nombreuses variétés de cannabis de type sauvage (mieux connues sous le nom de génétique landrace), qui auront des taux de germination beaucoup plus élevés après une période de stockage au froid.

La vernalisation est un autre exemple du rôle vital que joue le froid dans le développement des plantes, et c'est ce processus que nous allons étudier aujourd'hui. Elle peut être définie comme l'acquisition de la capacité à fleurir à la suite d'une exposition prolongée au froid. Cela signifie que les espèces végétales qui nécessitent une vernalisation doivent traverser une période de temps froid - jusqu'à plusieurs mois à des températures comprises entre 1 °C et 7 °C - avant de pouvoir commencer à fleurir et terminer leur cycle de vie. Sans temps froid pour les déclencher, ces plantes resteraient en croissance végétative indéfiniment.

Pourquoi certaines plantes ont-elles besoin de vernalisation ?

La vernalisation est une adaptation évolutive qui permet aux plantes à fleurs d'obtenir un avantage sur leurs concurrents lorsque la saison de croissance commence au printemps en germant et en commençant leur développement à l'automne avant que le froid hivernal ne s'installe. Mais ce temps froid imminent pose un problème pour les jeunes plants au début de leur vie. Si les plantes continuent à pousser et commencent à fleurir pendant l'hiver, les fleurs ou les fruits sont très probablement détruits par les rudes conditions hivernales: pluie, neige et températures inférieures à zéro, annulant ainsi les efforts de reproduction des plantes tout au long de la saison.

Pour adapter leur capacité de reproduction à cette menace, certaines plantes ont développé le mécanisme de la vernalisation. Cela garantit que la floraison et la production de fruits sont retardées jusqu'au début du printemps, lorsque les conditions sont beaucoup plus favorables à la reproduction. Ainsi, la plante qui se développait lentement depuis l'automne précédent peut maintenant concentrer son énergie sur la floraison et la production de graines pour assurer la survie continue de son espèce, alors que la plupart des annuelles sont encore en germination ou au stade de semis. Cela lui donne un avantage concurrentiel sur les autres plantes, lui permettant de terminer son cycle de reproduction pour l'année avant que les annuelles non rustiques aient commencé à se développer, et à un moment où peu de plantes fleurissent.

De même, et pour les mêmes raisons, de nombreux arbres et plantes vivaces ont besoin d'une période de temps frais pour activer la dormance hivernale. En d'autres termes, pour que les bourgeons qui se sont développés à l'automne s'ouvrent et forment des feuilles, il faut qu'ils soient exposés à un froid prolongé. De courtes périodes de temps frais ne suffiront pas à activer la floraison ou à libérer les arbres de la dormance des bourgeons, sinon ces processus pourraient être déclenchés par une météo fluctuante en automne, avec des conséquences désastreuses. Pour éviter cela, ces plantes ont évolué pour répondre uniquement aux longues périodes de froid que l'on connaît pendant l'hiver, provoquant l'inhibition du processus de reproduction jusqu'au printemps.

Le froid dans la culture du cannabis

Dans ce post nous vous montrons quelle méthode utilisée pour éviter le froid dans la culture de cannabis en intérieur. Il existe différentes méthodes pour maintenir une température stable durant l’hiver, choisissez celle qui convient le mieux à votre jardin d’intérieur mais également pour votre serre en extérieur.

Quelles plantes ont besoin de vernalisation?

Généralement, les plantes qui nécessitent une vernalisation pour induire la capacité de fleurir sont les bisannuelles et les annuelles résistantes à l'hiver des zones tempérées.

Les bisannuelles sont des plantes qui ont un cycle de vie de deux ans, utilisant la première année pour construire une structure saine, stockant de l'énergie dans leurs racines pour survivre à l'hiver, puis consacrant la deuxième année à la reproduction, c'est-à-dire à la floraison et à la fructification. Il existe de nombreuses variétés de légumes bisannuels, mais ils sont principalement cultivés comme des annuelles et ne sont généralement cultivés que comme des bisannuelles lorsque les jardiniers ont besoin de conserver des graines pour les saisons futures. Les bisannuelles populaires incluent les betteraves, les choux de Bruxelles, le chou, les carottes, le chou-fleur, le céleri, la bette à carde, l'endive, le chou frisé, le rutabaga, les feuilles de navet, les poireaux, les oignons, le persil et les panais.

Les annuelles résistantes à l'hiver commencent à l'automne et les plantes hiverneront avant de commencer à fleurir au printemps. Des exemples de légumes annuels populaires résistants à l'hiver sont les haricots, les pois et les épinards.

Dans le monde agricole, les cultures céréalières annuelles résistantes à l'hiver jouent un rôle important dans la production céréalière annuelle, comblant un vide dans la rotation que d'autres cultures ne permettent pas et profitant de la neige et de la pluie hivernales pour pousser, ce qui signifie qu'elles ont tendance à donner des rendements beaucoup plus élevés que les cultures céréalières d'été. Les cultures céréalières de souche d'hiver comprennent le seigle, l'orge, le blé et le triticale, qui sont également parfaits pour être utilisés comme cultures de couverture d'engrais vert pour protéger et enrichir le sol pendant l'hiver car ils peuvent être récoltés et incorporés dans le sol bien avant de semer la graine.

Comment fonctionne la vernalisation?

Des études sur Arabidopsis thaliana (considérée par les scientifiques comme une plante modèle pour la recherche) ont permis d'identifier deux gènes dont l'expression rend nécessaire la vernalisation. Les plantes qui ont besoin de froid pour fleurir possèdent des copies actives de ces gènes, appelés respectivement Frigida et FLC (Flowering Locus C). Le FLC est un répresseur qui s'active en automne et inhibe l'expression de gènes clés dans le mécanisme de floraison. Frigida, d'autre part, active et augmente le niveau de FLC dans l'ARN de la plante. Une période prolongée de temps froid a pour effet de faire taire l'expression de FLC, ce qui conduit à l'épanouissement de la concurrence.

Chez les espèces de graminées qui nécessitent une vernalisation, comme l'orge ou le blé d'hiver, le mécanisme fonctionne légèrement différemment et l'induction de la floraison est inhibée par un gène appelé VRN2. L'exposition à de longues périodes de temps froid augmente l'expression de VRN1, un autre gène qui agit pour réprimer VRN2, permettant l'induction de la floraison.

Vernalisation pour une floraison plus rapide

La technique de vernalisation peut également être utilisée pour inciter les plantes à produire une récolte plus rapide que ce qui serait autrement possible. C'est le cas du blé d'hiver qui, contrairement au blé de printemps, nécessite 6 à 10 semaines de vernalisation pour fleurir et produire du grain.

Il est traditionnellement semé à l'automne afin que les jeunes plantes robustes puissent passer l'hiver et commencer la production au printemps pour une récolte au début de l'été, ce qui nécessite trois saisons pour passer de la graine à la récolte. Dans un effort pour améliorer la productivité des cultures, les chercheurs agricoles ont découvert qu'en exposant les grains germés à des températures soigneusement calibrées et à une photopériode spécifique, le temps entre la germination et la récolte peut être considérablement raccourci. Grâce à cette technique, les agriculteurs ont pu réaliser jusqu'à cinq récoltes de céréales par an, alors qu'auparavant, seules deux étaient possibles.

Dépendance à la photopériode

Chez certaines espèces végétales, la vernalisation seule ne suffit pas pour permettre la floraison et une photopériode correcte est nécessaire. Cela signifie qu'une plante sensible à la photopériode ou photodépendante qui est passée par la vernalisation mais qui a été soumise à la mauvaise durée du jour restera en croissance végétative jusqu'à ce qu'elle soit exposée à la bonne photopériode pour induire la floraison. Ainsi, une plante photopériodique avec une exigence de vernalisation ne fleurira que si elle a été exposée à une longue période de froid, même sous la bonne photopériode. De même, la même plante, ayant subi une vernalisation, refusera à son tour de fleurir si la photopériode est mauvaise.

Dévernalisation

Tout comme le froid provoque la vernalisation et donne aux plantes la capacité de fleurir, la chaleur peut être utilisée pour inverser ce processus tant que ses effets sont contre-productifs pour les cultures. La dévernalisation est le retour de la plante à son état initial de non-floraison par exposition à des températures élevées. Il s'agit d'une technique utilisée pour les jeunes plants d'oignon, appelés ensembles, qui sont stockés à très basse température pour réduire la détérioration et sont ensuite vendus comme une alternative facile aux graines d'oignon. Ce stockage à froid équivaut à leur vernalisation, ce qui signifie qu'ils commenceront à fleurir immédiatement après la plantation, ce qu'il faut éviter si les jardiniers veulent récolter des oignons de bonne taille. Pour ce faire, les semis sont exposés à des températures légèrement inférieures à 30 ° C pendant 2 à 3 semaines avant le semis, les ramenant à un état de non-floraison afin qu'ils puissent rester en croissance végétative et produire de beaux bulbes pour la cuisine.

Voilà pour la vernalisation, nous espérons que vous avez pris autant de plaisir à le lire que nous en avons eu à l'écrire. Comme toujours, nous aimerions connaître votre avis et répondre à vos questions dans la section des commentaires ci-dessous.

Bonne agriculture !

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Références:

• Jin-Kyung Cha, Kathryn O’Connor, et al. (2021). A new protocol for speed vernalisation of winter cereals.
• Friedrich Laibach (1951). About summer and winter annual breeds of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. A contribution to the etiology of flowering.
• Napp-Zinn, K. (1987). Vernalization: Environmental and genetic regulation.