Titre du projet : Développement d’outils de détection biomoléculaire pour l’identification et la quantification d’agents pathogènes de la pomme de terre dans le sol et les tissus végétaux

Année de réalisation : 2014-2017

Chercheurs impliqués :

• Demandeur principal : Samuel Morissette, agr. Agrinova

Financement octroyé par le FRAN-02 : 65 737 $

Montant total du projet : 392 000 $

Objectif : Développer des outils de détection biomoléculaire pour l’identification et la quantification rapide et efficace d’organismes pathogènes dans les sols et les tissus végétaux des pommes de terre.

Résultats et retombées attendus : La pomme de terre est sensible à de nombreux agents pathogènes et les moyens de détection, d’atténuation et de contrôle ne sont pas suffisamment efficaces et accessibles pour mener à des recommandations claires et précises auprès des producteurs. L’objectif principal de ce projet vise donc le développement d’outils de détection biomoléculaire pour l’identification et la quantification rapide et efficace d’organismes pathogènes dans les sols et les tissus végétaux des pommes de terre. Les trois organismes ciblés sont Helminthosporuim solani responsable de la tache argentée, Spongospora subterranca f. sp, Subterranca responsable de la gale poudreuse et le virus Y de la pomme de terre communément appelé PVY. Les méthodes de détection et de quantification qui feront l’objet des expérimentations sont le PCR (Polymerase Chain Reaction) quantitatif en temps réel (RT-qPCR), la méthode Immuno Strip (ELISA) ainsi que le PCR portable semi-quantitatif. Une corrélation entre les résultats obtenus avec ces trois méthodes et la détection des différentes maladies par les méthodes conventionnelles (visuelles) en conditions réelles de production devraient permettre de vérifier les limitations de chacune de ces méthodes. Le développement de méthodes de détection rapides et efficaces permettrait de prélever des échantillons de sol ou de tissus végétaux (feuilles ou tubercules) et de déterminer quels pathogènes sont présents dans un lot de semence ou dans un champ. Suite à ce diagnostic, des recommandations claires pourraient être faites aux producteurs quant aux traitements à effectuer, aux variétés à introduire dans un champ (variétés résistantes) ou à la séquence de vente à privilégier afin de prévenir les pertes et de diminuer l’occurrence des maladies.

Conclusion : Les résultats de ce projet ont démontré qu’il y a corrélation entre la quantification de pathogènes dans les sols et la prévalence des symptômes en fin de saison sur les tubercules. Les résultats obtenus pour la tache argentée ont toutefois été difficiles à interpréter. Un échantillonnage de sol au printemps pourrait donner une estimation sommaire du risque associé à cette maladie, mais un échantillonnage postplantation, à environ 70 jours suivant celle-ci, pourrait sans doute être un bon indicateur du potentiel d’entreposage. Pour la gale poudreuse, les résultats obtenus en 2016 suggèrent que l’inoculum de gale poudreuse est relativement stable jusqu’à la récolte et une certaine stabilité dans les sols. Dans une optique de mesure prévisionnelle sur le niveau de PVY de fin de saison à partir du feuillage, les données ont révélé que la fréquence de détection sur le feuillage semble être la valeur la mieux corrélée. De plus, les données de l’année 2016, plus précises sur la contamination du feuillage, indiquent que la fréquence de détection semble peu varier dans le temps. Cela suggère que l’échantillonnage serait indépendant de la date de ce dernier. L’essai du PCR mobile par des étudiants a révélé qu’il est nécessaire de développer des compétences quant aux manipulations de laboratoire. Bien que mobile, il apparaît inapproprié d’utiliser un tel appareil au champ. Un laboratoire de première ligne maintenu propre et des utilisateurs expérimentés aux manipulations de laboratoire pourraient y arriver. Finalement, la réalisation de ce projet aura permis à la compagnie de recherche Phytodata d’offrir le service d’analyse avec le PCR portable. De plus, des employés d’Agrinova et du groupe Pousse-Vert ont été formés pour utiliser le PCR portable. Au plan. des retombées sur la formation, des étudiants du Collège d’Alma ont été impliqués dans le projet pour une durée de deux ans afin de réaliser la collecte de données sur le terrain et d’apporter un soutien aux analyses de laboratoire. Cette expérience leur a permis d’acquérir une expertise de pointe dans un secteur en constante évolution. 

Titre du projet : Détermination des pratiques agricoles favorisant la minéralisation de la matière organique du sol au Saguenay–Lac-Saint-Jean

Année de réalisation : 2014-2017

Chercheurs impliqués :

• Demandeur principal : Maxime Paré, Ph.D., agr., professeure titulaire, Université du Québec à Chicoutimi
• Co-demandeur : Denis Pageau, M.Sc., agr. chercheur, Agriculture et agroalimentaire Canada

Financement octroyé par le FRAN-02 : 62 887 $

Montant total du projet : 234 400 $

Objectif : Évaluer les impacts après 26 années des principales pratiques agricoles utilisées au Saguenay–Lac-Saint-Jean sur i) la minéralisation de la MO des sols ii) les propriétés physiques et chimiques des sols iii) la dynamique microbienne du sol et la mycorhization des racines (AMF) et iv) les rendements des cultures.

Résultats et retombées attendus : Le Saguenay–Lac-Saint-Jean constitue la limite nordique de la pratique de l’agriculture au Québec et les sols utilisés en grandes cultures possèdent de faibles taux de minéralisation de la matière organique (MO). Il est attendu que les pratiques de conservation des sols (travail du sol réduit incluant une rotation de plantes fourragères) favoriseront les processus de minéralisation de la MO des sols, la biomasse des AMF et augmenteront les rendements des cultures. Comparativement aux fertilisants minéraux, l’utilisation de fertilisants organiques favorisera les processus de minéralisation de la MO des sols via un apport en continu de MO labile. Les interactions significatives entre les différents facteurs à l’étude (travail du sol, fertilisation et rotation) nous permettront de cibler des combinaisons de pratiques agricoles favorisant les processus de minéralisation de la MO des sols et la productivité des cultures dans le contexte agricole nordique au Saguenay–Lac-Saint-Jean. À la fin de cette étude, les producteurs agricoles de la région seront en mesure d’investiguer des systèmes de production mieux adaptés à leurs contextes pédoclimatiques particuliers. Ces informations permettront aux producteurs de la région de prendre avantage de leur situation climatique nordique en adoptant des combinaisons de pratiques agricoles novatrices permettant d’augmenter la minéralisation de la MO de leurs sols et ainsi réduire les coûts d’achat en engrais minéraux. Une utilisation plus efficace et judicieuse des engrais minéraux permettra également de réduire l’empreinte environnementale des producteurs agricoles de la région, ceci représentant une opportunité de différenciation intéressante sur les marchés locaux et extérieurs. Ce projet de recherche permettra d’établir des liens de partenariat solides entre l’UQAC et Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), deux institutions importantes pour la recherche de la région du Saguenay–Lac-Saint-Jean. De plus, ce projet de recherche permettra la formation de deux professionnels hautement qualifiés en région. Des liens de partenariat seront également créés avec l’Université de Sherbrooke. Ce projet de recherche offre une occasion unique d’utiliser plus de 26 années de recherche dans le milieu nordique du Saguenay–Lac-Saint-Jean.

Conclusion : Les résultats de recherche issus de ce projet nous permettent de tirer des conclusion très robustes quant au choix des pratiques culturales à recommander sur le territoire du Lac-Saint-Jean. En effet, les résultats démontrent très clairement les avantages d’utiliser une prairie dans la rotation avec une culture annuelle, représentant ainsi une occasion certaine pour les producteurs de la région de demeurer compétitif sur les marchés internationaux. En effet, au Saguenay-Lac-Saint-Jean (comparativement aux régions plus au Sud), la demande pour les fourrages risque de se maintenir dans le futur puisque : 

• Une usine de granulation de luzerne est présente sur le territoire (Éco-Luzerne, Hébertville-Station); 
• Bien qu’en diminution, les fermes laitières sont encore bien présentes sur le territoire de la région.

Il serait toutefois opportuniste d’envisager la création d’une chaîne de valeurs dans le développement d’une activité stratégique régionale autour du concept des cultures fourragères. Les gens de la région sont généralement fiers de leurs industries laitières et fromagères. Étirer cette fierté au concept des cultures fourragères représenterait à la fois une suite logique pour l’industrie laitière de la région et une occasion en or pour le Créneau AgroBoréal d’encourager un modèle de production agricole nordique durable (ex : gestions durables des sols et des ressources), peu polluant (ex : baisse des besoins en engrais) et agronomiquement très performant (ex : bons rendements). Une étude portant sur la modélisation économique d’un tel modèle du production. 

Titre du projet : Évolution de la valeur nutritive au cours de la saison de croissance du fourrage cultivé en région nordique

Année de réalisation : 2014-2017

Chercheur impliqué :

• Demandeur principal : Rachel Gervais, Ph.D., agr., professeure titulaire, Université Laval

Financement octroyé par le FRAN-02 : 56 476 $

Montant total du projet : 181 261 $

Objectif : Comparer l’évolution de la valeur nutritive au cours du premier cycle de croissance du fourrage produit sous les conditions avantageuses et distinctives d’agriculture nordique du Saguenay–Lac-Saint-Jean à celle du fourrage produit dans deux autres régions situées plus au sud du Québec (Québec et Sainte-Anne-de- Bellevue).

Résultats et retombées attendus : Les résultats obtenus permettront de déterminer l’impact des conditions climatiques associées à l’agriculture nordique sur la valeur nutritive du fourrage. En caractérisant l’évolution des teneurs en nutriments et du profil en acides gras de la luzerne et de la fléole des prés, il sera possible d’identifier des méthodes culturales qui valorisent les spécificités de l’agriculture nordique. À terme, ces avancées permettraient aux éleveurs des régions nordiques de s’outiller face aux besoins changeants des consommateurs. Les résultats de ce projet permettraient en effet aux éleveurs des régions nordiques de se positionner sur les marchés en offrant des produits aux caractéristiques nutritionnelles et/ou organoleptiques avantageuses.

Conclusion : En conclusion, au stade recommandé pour la récolte, la luzerne et la fléole des prés cultivées dans la région la plus nordique, Normandin, étaient d’une valeur nutritive supérieure comparativement aux régions plus au sud, St-Augustin et St-Anne. Ces fourrages présentaient, cependant des rendements en matière sèche inférieurs. Lorsque comparées à une valeur de rendement et à 4mg ha -1, la luzerne et la fléole des prés cultivées à Normandin étaient d’une valeur nutritive similaire ou inférieure à celles mesurées aux régions plus au sud. Ces résultats suggèrent que l’effet de la latitude sur la valeur nutritive des fourrages s’explique, du moins en partie, par la relation inversement proportionnelle bien connue entre la valeur nutritive et le rendement en matière sèche. De plus, les données de cette étude indiquent que le nombre de degrés jour nécessaires pour l’atteinte d’un stade de développement spécifique est influencé par la latitude. Ainsi, il serait pertinent d’établir des relations entre le cumul des degrés jour et le stade de développement des plantes fourragères qui sont spécifiques aux différentes régions climatiques. 

Titre du projet : Contrôle de la gale commune de la pomme de terre par le développement de lignées résistantes chez des variétés cultivées au Québec

Année de réalisation : 2014-2017

Chercheurs impliqués :

• Demandeur principal : Nathalie Beaudoin, Ph.D., agr., professeure titulaire, Université Laval
• Co-demandeur : Denis Pageau, M.Sc., chercheur, Agriculture et Agroalimentaire Canada    à Normandin
• Co-demandeur : Martin Chantigny, Ph.D., chercheur, Agriculture et Agroalimentaire Canada à Québec
• Collaborateur :     Denis Angers, Ph.D., chercheur, Agriculture et Agroalimentaire Canada à Québec
• Étudiant gradué à la maîtrise : Mathieu Vaillancourt, Université Laval

Financement octroyé par le FRAN-02 : 63 333 $

Montant total du projet : 262 000 $

Objectif : Développer une technologie unique et prometteuse qui permet d’accroître la résistance à la gale commune chez des variétés actuelles ou futures, tout en conservant leurs propriétés agronomiques d’origine.

Résultats et retombées attendus : La gale commune est actuellement un des problèmes majeurs rencontrés par l’industrie de la pomme de terre au Québec, avec une incidence croissante partout où la pomme de terre est cultivée. Cette maladie, causée par l’actinobactérie Streptomyces scabies, est caractérisée par le développement de lésions liégeuses superficielles ou creuses sur le tubercule, réduisant ainsi la qualité des tubercules et causant des pertes économiques importantes autant pour les producteurs que l’industrie en général. Actuellement, un seul pesticide (Chloropicrine) a prouvé son efficacité contre la gale commune, mais ce composé est coûteux et polluant pour l’environnement. Ainsi, les stratégies de lutte actuelles demeurent essentiellement culturales et variétales. À ce jour, l’utilisation de variétés résistantes reste le meilleur choix pour réduire les pertes causées par cette maladie, mais plusieurs variétés populaires au Québec sont très peu résistantes à la maladie. Les pertes économiques causées par la gale commune représentent annuellement plus de 1,6 M$ au Québec seulement. De plus, des lots de semences touchés par la gale commune peuvent être déclassés, allant jusqu’à compromettre leur exportation vers plusieurs pays. L’objectif principal est de développer une technologie unique et prometteuse qui permet d’accroître la résistance à la gale commune chez des variétés actuelles ou futures, tout en conservant leurs propriétés agronomiques d’origine. L’efficacité de la méthode sera évaluée chez des lignées déjà produites à partir des cv. Russet Burbank et Yukon Gold, par des tests de résistance à la gale commune et par l’évaluation des propriétés agronomiques. La méthode sera également optimisée pour l’appliquer à d’autres variétés cultivées au Québec, et particulièrement en régions nordiques telles que le Saguenay–Lac-Saint-Jean.

Un autre objectif important de ce projet est de mieux comprendre les mécanismes de résistance à la gale commune qui sont mis en place dans les lignées développées au cours de ce projet ou encore suite à un traitement avec l’auxine synthétique 2,4-D. Grâce à des analyses en rotéomique, nous pourrons identifier dans les tubercules résistants les changements protéiques qui sont associés à une plus grande résistance à la gale commune. Une meilleure compréhension des mécanismes de résistance sera très utile pour sélectionner de nouvelles variétés résistantes et pour développer de nouvelles stratégies de lutte contre la gale commune. À plus long terme, ce projet pourrait réduire significativement la  sensibilité à  la  gale commune chez plusieurs variétés de pomme de terre, accroissant ainsi le nombre de tubercules commercialisables et la qualité et la valeur du produit. Au final, la compétitivité des producteurs de pomme de terre québécois sera donc augmentée. Ce produit amélioré aidera aussi les producteurs de semence en leur donnant accès à de nouveaux marchés. Enfin, la réalisation de cette étude permettra la formation d’étudiants-chercheurs dans un domaine d’importance pour l’agriculture québécoise.

Conclusion : Nous avons montré qu’il est possible d’augmenter la résistance à la gale commune chez des variétés de pomme de terre déjà sur le marché en régénérant des plantes à partir de cals adaptés à la thaxtomine A. Cette méthode pourrait s’avérer très intéressante pour développer une meilleure résistance à la maladie chez de variétés en cours de développement qui ne sont pas encore enregistrées. Les somaclones que nous avons produits représentent également un outil unique pour mieux comprendre les changements dans les tubercules de pomme de terre qui contribuent à augmenter la résistance à la gale commune. Ainsi, l’identification de changements protéiques retrouvés en commun chez les tubercules des somaclones plus résistants des différentes variétés ou suite au traitement au 2,4-D nous permettront d’identifier les modifications déterminantes dans la mise en place de la résistance. Ces informations devraient également mener à l’identification de marqueurs associés à la résistance qui faciliteront la sélection de variétés plus tolérantes à la maladie. Nous poursuivons actuellement la caractérisation des tubercules de ces somaclones au niveau biochimique, mais aussi au niveau morphologique. Nous avons en effet observé chez les somaclones résistants des changements dans l’organisation et l’épaisseur du périderme (peau) qui pourraient également contribuer à protéger ces tubercules contre S. scabies. l’ensemble de ces résultats suggèrent donc que plusieurs changements différents pourraient être requis en même temps pour favoriser une plus grande tolérance à la gale commune. Une meilleure compréhension de l’importance de chacun de ces changements devrait permettre d’améliorer les stratégies de lutte contre la gale commune

Titre du projet : Mise en valeur des traits fonctionnels et de la rusticité du bleuet nain pour améliorer son rendement au Saguenay–Lac-Saint-Jean

Année de réalisation : 2014-2017

Chercheurs impliqués :

• Demandeur principal : Robert Bradley, Ph.D., agr., professeure titulaire, Université de Sherbrooke
• Co-demandeur : Maxime Paré, Ph.D., professeure titulaire, Université du Québec à Chicoutimi
• Co-demandeur : Jean Lafond, Ph.D., chercheur, Agriculture et Agroalimentaire Canada à Québec
• Collaborateur :  Club-conseil bleuet

Financement octroyé par le FRAN-02 : 63 333 $

Montant total du projet : 218 000 $

Objectifs : Le présent projet de recherche comporte trois objectifs qui sont chacun rattachés à une problématique de production spécifique au Saguenay–Lac-Saint-Jean. Premièrement, nous développerons des techniques novatrices pour favoriser la recolonisation du bleuet nain dans les zones dépéries des bleuetières. Deuxièmement, nous développerons des prescriptions de fertilisation optimale en tenant compte des préférences nutritionnelles et du % de recouvrement de la végétation compétitrice au bleuet. Troisièmement, nous mettrons en évidence les relations entre l’architecture de haies brise-vent, l’accumulation de neige en hiver et les rendements des bleuetières à l’été.

Résultats et retombées attendus : La production et commercialisation du bleuet sauvage est une activité économique importante au Saguenay–Lac-Saint-Jean. La particularité de cette production à fort caractère régional relève du fait que les fruits sont produits par des plantes sauvages plutôt que par des lignées améliorées pour des conditions de culture agricole conventionnelle. Il est donc primordial de considérer les traits fonctionnels du bleuet nain et de profiter de sa rusticité afin d’améliorer ses rendements sur les aires de production commerciales. Comme résultats, nous prévoyons démontrer qu’un humus forestier partiellement décomposé, ainsi qu’une luminosité temporairement réduite à 60–80 %, favoriseront la propagation de nouveaux rhizomes et la production de nouvelles tiges de bleuets. Nous nous attendons également à ce que cette recolonisation des zones dépéries en bleuets soit meilleure dans les zones d’influence des clôtures à neige et dans les dunes reprofilées. Deuxièmement, nous prévoyons démontrer que l’ammonium sulfaté est propice aux rendements du bleuet lorsque la végétation compétitrice est faible, alors qu’un amendement de compost forestier favorise le bleuet davantage lorsque la végétation compétitrice est forte. Troisièmement, nous prévoyons démontrer que les haies brise-vent qui ont une porosité minimum de 50 % puissent augmenter les rendements de bleuets sur une distance de 20x la hauteur de la haie.

Ce projet aura des retombées positives pour les producteurs du Saguenay–Lac-Saint-Jean, en démontrant une façon efficace de recoloniser les zones dépéries en bleuet, en faisant la mise au point d’une fertilisation qui favorise le bleuet aux dépens des mauvaises herbes, et en optimisant les facteurs agroclimatiques qui influencent les rendements du bleuet. De plus, ce projet aura des retombées positives pour la capacité de recherche en région, en dynamisant le nouveau « Programme universitaire en agriculture nordique » de l’UQAC, en formant deux étudiants M. Sc. spécialisés en production du bleuet nain au Saguenay–Lac-Saint-Jean, et en créant des interactions et des synergies avec les producteurs et les intervenants principaux.

Ce projet compte sur la participation de deux universités (Chicoutimi et Sherbrooke), Agriculture et Agroalimentaire Canada (Normandin), le MAPAQ (Alma), le Club Conseil Bleuet (Dolbeau-Mistassini) et les producteurs de la région.

Conclusion : Une leçon pouvant être tirée de cette expérience serait que les boutures de rhizomes nues ne sont pas très efficaces à la recolonisation des zones dépéries, à moins d’en appliquer en grand nombre et de ne pas être presser à obtenir des résultats. Selon M. Bernard, qui est gérant de la Bleuètière coopérative de Normandin, il serait peut-être mieux de simplement transplanter des plants entiers de bleuets dans les zone dépéries.

Sur les sites avec les danthonie à épi, la fertilisation minérale a augmenté la biomasse du bleuet nain de 51% par rapport au témoins à la première année, alors que la fertilisation organique l’a diminué de 14%. Par contre, il n’y avait aucune différence significative de rendements de fruits entre le traitement minérale et organique. En contrpartie, la croissance de la danthonie à épi a augmentée de plus de 75% avec l’engrais minéral alors que l’engrais organique n’a pas eu d’effet sur sa croissance. Collectivement, nos données démontrent des gains de biomasse végétative du bleuet nain avec engrais minérale. Cependant, nos résultats suggèrent une plus faible compétitivité du bleuet pour l’acquisition de l’azote sous forme minéral par rapport aux deux autres plantes compétitrices. Ce phénomène est plus marqué quand le bleuet compétitionne avec la danthonie à épi qu’avec la comptonie voyageuse. Ces résultats sont cohérents avec certains faits connus de ces trois espèces. Par exemple, il à été démontré que les Éricacées, la famille du bleuet nain sauvage, sont bien adaptées pour assimiler l’azote du sol sous forme organique, grâce à leur association avec des mycorhizes éricoïdes spécialisés. En contrepartie, la danthonie à épi comme la majorité des graminées est incapable d’absorber l’azote organique alors qu’elle compétitionne très fortement pour l’absorption de l’azote minérale. La comptonie voyageuse quant à elle ne semble pas avoir été avantagé par aucun des traitements connu que la comptanie voyageuse, de la famille des Myricacées, est très compétitive sur des sols pauvres et en milieux perturbés grâce à quelques mécanismes d’acquisition de nutriments qu’elle a développé. Tout d’abord, cet arbuste est capable de fixer l’azote atmosphérique à l’aide d’une association symbiotique avec l’actinobactérie Frankia. De plus, la présence de racines en amas ( « cluster roots » ) lui permet d’être performant pour l’acquisition des nutriments dans des sols très pauvres. Nos résultats démontrent donc que les producteurs devraient utiliser une fertilisation minérale pauvre. Nos résultats démontrent donc que les producteurs devraient utiliser une fertilisation minérale quand il y a peu de mauvaises herbes et une fertilisation organique quand il y a beaucoup de graminées.

La distribution de la neige entre les HBV était très inégale, mais semblable d’une année à l’autre sur la moitié des HBV. Il y avait une forte accumulation de neige près des HBV du côté sous le vent, mais un manque de neige vers le milieu des HBV. Les dommages causés par le gel diminuaient exponentiellement, alors que les rendements en fruits augmentaient de façon linéaire, avec l’augmentation de la profondeur de la neige. Les résultats démontrent que les HBV ont un potentiel pour augmenter la couche nivale et pour diminuer les dommages causés par le gel au SLSJ. Les deux solutions envisagées serait de (1) diminuer la distance entre les HBV, et (2) augmenter leur périosité.