Couleur des fleurs de Rhododendron: Interaction Génétique/culturelle
R. J. Griesbach, Ph.D.
USDA, Fleuristes & Nursery Crops Laboratory
Beltsville, Maryland
Réimprimé du Bulletin de la Société canadienne des Rhododendrons (Vol. 12:2)
La chlorophylle, les flavonoïdes et les caroténoïdes
La couleur des fleurs est due à trois pigments différents – la chlorophylle, les flavonoïdes et les caroténoïdes. La chlorophylle est située dans de petits « paquets » appelés chloroplastes présents dans les cellules des pétales et des sépales. Ce pigment est responsable de la couleur verte et est soluble dans les graisses ou les lipides. Les caroténoïdes se trouvent également dans de petits « paquets » dans les cellules. Les « paquets » contenant des caroténoïdes sont appelés chromoplastes. Ces pigments sont responsables des couleurs jaune et orange et sont également solubles dans les lipides. Les flavonoïdes, contrairement aux deux autres pigments, sont situés à l’intérieur de la vacuole cellulaire qui occupe la majeure partie du volume cellulaire. Les anthocyanes sont responsables de la couleur rouge et bleue et sont solubles dans l’eau.
Chaque pigment est le résultat d’une séquence ou d’une voie différente de réactions biochimiques. La production de chaque pigment est indépendante des deux autres. Ainsi, un bloc dans la voie des flavonoïdes n’a aucun effet sur les séquences caroténoïde et chlorophylle. Par exemple, dans les formes à fleurs blanches de nombreux rhododendrons tachetés de rouge, les flavonoïdes habituellement présents dans les taches manquent en raison de l’absence d’une enzyme critique dans la voie de biosynthèse des flavonoïdes. Les caroténoïdes, cependant, ne sont pas affectés. Par conséquent, les taches sont jaunes sur un fond blanc.
La couleur des fleurs est le résultat du mélange des trois pigments (flavonoïdes, chlorophylle et caroténoïdes) dans des proportions différentes. Par exemple, une fleur de ‘Vulcain’ apparaît rouge en raison de la présence de flavonoïdes rouges et de l’absence de chlorophylle et de caroténoïdes. D’autre part, les fleurs de R. japonicum apparaissent orange en raison de la présence de flavonoïdes rouges combinés à des caroténoïdes orange. De même, les fleurs de R. sanguineum apparaissent brunes en raison de la présence de flavonoïdes rouges associés à des chloroplastes verts. En mélangeant et en faisant correspondre les trois pigments, une gamme infinie de couleurs différentes peut être créée.
On sait très peu de choses sur la biochimie des caroténoïdes et de la chlorophylle en ce qui concerne la couleur des fleurs. Cependant, beaucoup d’informations sont connues sur la biochimie des flavonoïdes et la couleur des fleurs. Les flavonoïdes peuvent être subdivisés en plusieurs groupes – anthocyanes, flavonols, aurones, chalkones et gossypétines.
Les anthocyanes
La partie restante de cet article traitera des anthocyanes. Il existe six anthocyanes principales: la pélargonidine, la cyanidine, la delphinidine, la malvidine, la pétunidine et la péonidine. Plusieurs facteurs influencent la coloration des anthocyanes. Ces facteurs peuvent être subdivisés en deux types, ceux à base génétique et ceux à base environnementale. L’intensité lumineuse, la température et même le pH du sol peuvent affecter la couleur des fleurs.
Changements de pH et de couleur
En général, les cellules des fleurs bleues sont plus alcalines que les rouges. Cependant, chez les hortensias, un pH du sol de 6,0 produira des fleurs roses tandis qu’un pH de 5,5 produira des fleurs bleues. À des pH acides, l’aluminium devient plus disponible et se trouve à une concentration plus élevée dans les sépales qu’à des pH plus alcalins. La disponibilité de l’aluminium prime sur l’effet du pH. L’aluminium, lorsqu’il se complexeavec des anthocyanes, peut changer la couleur de l’anthocyane du rose au bleu. Le type d’engrais peut également affecter la couleur des hortensias. Une formulation 25-5-30 conduira à des fleurs bleues tandis qu’une formulation 25-20-20 conduira à des fleurs roses.
Les changements de couleur associés au vieillissement des fleurs sont également contrôlés par le pH. Dans morning glory, les fleurs fraîches sont roses avec un pH de pétale autour de 6.5. À mesure que les fleurs vieillissent, le pH augmente à environ 7,5 et les fleurs apparaissent plus bleues. Lorsque les fleurs sont prêtes à se fermer, le pH diminue à environ 6,0 et la couleur devient rose.
Chez la plupart des rhododendrons, les fleurs sont tamponnées. Cela signifie que le pH du sol n’a aucun effet sur la couleur des fleurs. De plus, le vieillissement ne change pas la couleur des fleurs (le vieillissement peut modifier l’intensité de la coloration). En général, le pH des fleurs de rhododendrons est principalement sous contrôle génétique avec très peu d’interaction environnementale. Ce fait est très important pour la reproduction et le jugement, car il nous indique que le type de terreau n’affectera pas la couleur des fleurs. De plus, afin de créer des fleurs plus rouges ou plus bleues, on peut se reproduire pour le pH. Le pH des pétales semble être contrôlé par un petit nombre de gènes. En croisant des fleurs de couleur rougeâtre avec des fleurs de pH acide, on peut produire une fleur plus rouge.
Lumière et température
La lumière et la température peuvent également affecter considérablement la couleur des fleurs. Une intensité lumineuse élevée pendant le développement des fleurs peut également entraîner une coloration plus vibrante. À haute intensité lumineuse, la photosynthèse se produit à un rythme très rapide, ce qui conduit à la production de quantités accrues de sucre. À des températures fraîches, la croissance de la plante est ralentie, limitant la quantité de sucre nécessaire à la respiration. Des températures fraîches et une intensité lumineuse élevée permettent ainsi à la plante d’accumuler une réserve de sucre. Les molécules de sucre sont liées aux molécules d’anthocyanes et ont pour effet de stabiliser la couleur. De plus, à des intensités lumineuses élevées, une production accrue d’anthocyanes se produit. Les anthocyanes aident à protéger la cellule des effets nocifs d’une irradiation accrue. Tous ces facteurs couplés conduisent à une augmentation des anthocyanes à des températures fraîches et à une intensité lumineuse élevée. Une intensité lumineuse élevée et des températures élevées peuvent provoquer la décomposition des anthocyanes et la décoloration. Afin de conserver la couleur vibrante, les fleurs, après ouverture, pourraient être placées dans un environnement frais à faible intensité lumineuse pour éviter la décoloration.
Outre la décoloration ou les différences d’intensité induites par l’environnement, il existe des gènes qui contrôlent la quantité d’anthocyanes produites. Ces gènes peuvent soit augmenter la quantité de pigment par cellule, soit augmenter le nombre de cellules produisant du pigment. Lors de la comparaison des plantes pour les différences d’intensité de couleur, il faut faire attention à séparer les différences dues à la génétique des différences dues à la culture ou à l’environnement. Pour rendre les choses encore plus difficiles, il y a une composante génétique à la décoloration induite par l’environnement.
Copigmentation
La cooccurrence d’anthocyanes et d’autres pigments flavonoïdes peut entraîner un bleuissement de la couleur des fleurs. Cet effet est appelé copigmentation. À pH cellulaire normal (entre pH 3 et 5), les anthocyanes purs ne sont pas aussi fortement colorés qu’à pH acide (pH 2 ou moins). L’ajout de flavonols à pH physiologique provoque une augmentation de la stabilité et de l’intensité des anthocyanes. Un sport d’Azalées à ailes rouges avec des pétales orange plutôt que rouges a été découvert à Beltsville, dans le Maryland. Ce changement de couleur était le résultat d’une réduction de la concentration des copigments.
Avec une anthocyanine donnée, il est possible d’obtenir toutes les couleurs entre le rouge et le bleu en variant soit le pH, la concentration de cette anthocyanine, soit le rapport anthocyanine/flavonol. Un bon exemple de ceci est vu dans le bleuet bleu où l’anthocyanine est la cyanidine, qui est rouge in vitro. Comme cela devrait être évident maintenant, la couleur d’une anthocyanine pure in vitro a peu de relation avec sa couleur in vivo. En se reproduisant pour des caractères tels que l’augmentation ou la diminution des flavonols ou du pH au lieu de se reproduire pour les anthocyanes, il est possible de créer une gamme presque infinie de couleurs de fleurs différentes. Il faut également se rendre compte qu’il existe de nombreux facteurs environnementaux qui affecteront la couleur des fleurs. Une connaissance approfondie de la filiation et des conditions culturelles est nécessaire pour reproduire ou juger adéquatement la couleur des fleurs.
Dr. Griesbach a présenté cet article dans le cadre d’une table ronde sur « L’élevage des Rhododendrons et des Azalées pour les Couleurs Jaune et Bleue » à la Table Ronde des Éleveurs, Convention Nationale de l’ARS de 1986, Cleveland, Ohio. Le Dr Griesbach est généticien de recherche à l’USDA, à Beltsville, dans le Maryland.