Analyser, interpréter et prédire le comportement des variétés de pommes de terre à travers l’étude des interactions génotype x environnement x conduite

L’étude visait à donner les moyens aux acteurs de l’évaluation variétale (sélectionneurs, organismes officiels, instituts techniques, structures de conseil, …) de caractériser les innovations variétales sur leur sensibilité/tolérance aux facteurs limitants et notamment au stress hydrique. Pour cela, les partenaires ont adapté à la pomme de terre une méthode d’étude de l’interaction génotype*environnement dans les réseaux d’essais variétaux initialement développée sur blé par Lecomte (2005). Cet article présente la démarche de travail mise en oeuvre sur une base de données d’essais pomme de terre mis en place entre 2009 et 2011 et comparant le comportement de 10 variétés en conduites sèche et irriguée. Dans un premier temps, les variations de rendements sur le réseau d’essais ont été expliquées par les facteurs variétaux, environnementaux et les interactions variétés x environnements. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé un diagnostic agronomique afin d’identifier les principaux stress à la base des variations de rendement sur le réseau d’essais. Dans un troisième temps, nous avons mis en oeuvre plusieurs modèles d’analyse de l’interaction variétés x environnements dans le réseau d’essais et ainsi offert une caractérisation des variétés pour les stress identifiés lors du diagnostic. Dans un dernier temps, nous avons évalué les modèles produits par leur qualité prédictive, c’est-à-dire leur capacité à prédire le comportement différentiel des variétés dans des environnements non expérimentés. L’analyse de la variabilité du rendement dans le réseau d’essais nous a permis de mettre en évidence que la part de variabilité expliquée par l’interaction (15 % de la variabilité totale) est plus importante que celle expliquée par la variété (10 % de la variabilité totale). Alors que la conduite explique 84 % de la variabilité du rendement entre les différents environnements, elle n’explique que 40 % de l’interaction variété x environnement. Ainsi, nous avons conclu que si stress hydrique impacte lourdement le comportement d’une culture de pomme de terre, la réponse des variétés testées face à ce stress reste plus homogène que l’on pouvait s’y attendre. Par ailleurs, le diagnostic agronomique confirme l’importance des stress hydriques pour la culture de pomme de terre, et montre un effet significatif de l’offre en températures durant la phase de grossissement sur le rendement. Les trop fortes températures ainsi que la vitesse de levée semblent influencer le nombre de tubercules mais leur impact sur le rendement final est moins net. Suite à la caractérisation variétale, les variétés Agata, Safrane et Franceline apparaissent moins adaptées aux milieux stressants en général avec des besoins importants en eau et en température pour exprimer leur potentiel plutôt élevé (entre 50 et 55 t/ha). Contrairement à ce à quoi nous nous attendions, la variété Lady Claire n’apparait pas particulièrement sensible au stress hydrique. Par contre, elle présente des rendements et des nombres de tubercules parmi les plus faibles. Les variétés tardives Auréa, Caesar et Magnum apparaissent moins sensibles que la moyenne aux différents stress étudiés. Enfin, La variété Bintje présente un profil de sensibilité moyen et un potentiel de rendement élevé. Les différents modèles d’interaction ont été évalués sur leur capacité à correctement classer les variétés pour leur rendement et leur résistance au stress hydrique (baisse de rendement entre conduites irriguée et sèche) dans des environnements non expérimentés. Cette analyse montre une supériorité des modèles basés sur la régression PLS. Cependant, si la prédiction des résistances variétales est satisfaisante et si les modèles testés améliorent généralement le classement des variétés pour leur rendement par rapport à un simple modèle additif, cette amélioration reste limitée. Ces résultats sur pomme de terre confirment ceux déjà obtenus sur d’autres espèces (blé, betterave, tournesol).The aim of the study was to help organizations in charge of varietal assessment (breeders, official structure, technical institutes, advisory structures...) to characterize the new varieties on their susceptibility / tolerance to limiting factors including water stress. For this, the partners adapted a method to study the genotype x environment interaction in the variety trials networks to the potato crop. The method was originally developed on wheat by Lecomte (2005). This paper presents the work process on the data base of potato crops trials conducted between 2009 and 2011 and comparing the behavior of 10 varieties in irrigated and dry treatments. First, the variations of yield in the trial network were explained by varietal, environmental and variety x environments interaction. Secondly, we conducted an agronomic diagnosis to identify the main stress on the basis of yield variations on the test network. Thirdly, we have implemented several analysis models of the varieties x environments interaction in the trials network and obtained a characterization of varieties for stress identified by the agronomic diagnosis. In the last time, we evaluated the generated models by their predictive quality, i.e. their ability to predict the differential behavior of varieties in untested environments. Analysis of yield variability in the trials network has demonstrated that the part of variability explained by the interaction (15% of the total variability) is greater than that explained by the variety (10% of the total variability). While the irrigated treatment explains 84% of the variability of performance between different environments, it explains only 40% of the interaction variety x environment. Thus, we concluded that if water stress heavily impacts the behavior of a potato crop, the response of the tested varieties to this stress remains more homogeneous than we could expect. Moreover, the agronomic diagnosis confirms the importance of water stress for the potato crop, and shows a significant effect of temperatures supply during the growing phase on the yield. Too high temperatures and the emergence speed seem to influence the number of tubers but their impact on final yield is less clear. Following the varietal characterization, Agata, Safrane and Franceline appear less suited to stressful environments in general with significant water and temperature needs to show their relatively high yield potential (between 50 and 55 t/ha). Contrary to what we expected, Lady Claire does not appear particularly susceptible to water stress. But, its yield and number of tubers are among the lowest. Aurea, Caesar and Magnum appear less susceptible than the average in different studied stress. Finally, Bintje has an average susceptibility profile and high yield potential. The different models of interaction were evaluated on their ability to correctly classify varieties for yield and susceptibility to water stress (drop of yield between irrigated and dry treatment) in untested environments. This analysis shows the superiority of models based on PLS regression. However, if the prediction of varietal susceptibility is correct and if the tested models generally improve the ranking of the varieties for their performance against a simple additive model, this improvement is limited. These results on potato confirm those previously obtained on other species (wheat, beet, sunflower)