Analyzing irregular bearing of tropical fruit crop through the costs of reproduction : the example of the mango tree (Mangifera indica L.)

Le manguier (Mangifera indica L.), cinquième production fruitière mondiale, est une espèce à production irrégulière. L’irrégularité de production a des retombées économiques marquées pour tous les acteurs de la filière fruitière. Il apparait donc important de mieux comprendre les mécanismes qui déclenchent et entretiennent ce phénomène d’irrégularité de production. Le premier objectif de cette thèse est d’apporter un regard nouveau sur l’irrégularité de production du manguier en mobilisant le concept des coûts de la reproduction. Cette étude est effectuée à plusieurs échelles spatiales, unité de croissance (UC), branche charpentière, arbre, et de manière dynamique sur quatre cultivars. Les résultats montrent un effet négatif, ou coût, de la reproduction sur la croissance végétative au cycle suivant, avec des comportements contrastés des cultivars en lien avec leur irrégularité de production. En particulier, un effort reproducteur important diminue la probabilité de débourrement végétatif des UCs porteuses. Le second objectif est d’étudier, chez deux cultivars et à l’échelle de l’UC, les modifications anatomiques et hydrauliques liées à la croissance du fruit, et des mécanismes trophiques et hormonaux contribuant à cet effet négatif de la reproduction sur le débourrement végétatif. Les résultats montrent que la reproduction entraîne une différenciation du cambium de l’UC porteuse principalement en phloème. Les inflorescences et les fruits diffusent de l’auxine qui inhibe le démarrage végétatif des UCs reproductrices. Les fruits en croissance mobilisent les réserves en amidon de l’UC porteuse. Les faibles teneurs en amidon de ces UCs pendant et après la récolte contribuent à réduire leur probabilité de débourrement végétatif, et/ou à le retarder lorsqu’il a lieu. Les résultats diffèrent entre les deux cultivars, et l’implication de ces mécanismes dans l’irrégularité de production est discutée. Nos résultats permettent de mieux comprendre les facteurs qui entretiennent l’irrégularité ou l’alternance de production de différents cultivars de manguiers. De façon appliquée, ils suggèrent que des techniques de taille adaptées à chaque cultivar et nature d’UC pourraient permettre d’obtenir une production plus régulière chaque année.The mango tree (Mangifera indica), the fifth fruit crop production in the world, is characterized by an irregular bearing pattern. Irregular bearing is responsible for economic difficulties for producers and for all actors along the fruit industry chain. A better understanding of mechanisms which trigger and maintain irregular bearing is therefore necessary. The first objective of this study is to provide a new perspective on irregular bearing of the mango tree using a concept developed in ecology and evolutionary biology, the costs of reproduction. The experiment was carried out dynamically at several spatial scales, growth unit (GU), scaffold branch, tree, and on four cultivars. Results show a negative effect, or cost, of reproduction on vegetative growth during the following cycle, with cultivar-specific behaviors related to their bearing pattern. In particular, an important reproductive effort reduces the probability of vegetative burst of the bearing GUs. The second objective is to study, for two cultivars and at the GU scale, the anatomical changes of the bearing axis during fruit growth, and hormonal and trophic mechanisms involved in the negative effects of reproduction on vegetative bud outgrowth. Results show that reproduction leads to cambium differentiation mainly in phloem, favoring nutrients and water supply to the fruit. Inflorescences and growing fruits release auxin, contributing to vegetative bud burst inhibition on fruiting GUs. Growing fruits mobilize starch reserves of bearing GUs. Their low starch content at and after harvest contributes to decrease their probability of vegetative burst, and/or delay it when it occurs. The results reveal a strong cultivar effect, and the involvement of these mechanisms in irregular bearing is discussed. Our results allow to better understand the factors maintaining irregular or alternate bearing of different mango cultivars. From a practical perspective, they suggest that pruning techniques adapted to each cultivar and GU fate may contribute to more regular production each year