Introduction

1Le genre Millettia, composé d’arbres, d’arbustes et de lianes, appartient à la famille des Fabaceae. Il compte 260 espèces dans les régions tropicales et subtropicales du monde (Banzouzi et al., 2008). Parmi les 139 espèces rencontrées en Afrique, il existe neuf espèces à Madagascar, dont huit sont endémiques (Du Puy et al., 2002) et une est introduite (Kull et al., 2012). Millettia taolanaroensis est l’une de ces espèces endémiques ; elle se rencontre uniquement dans les environs de Fort-Dauphin au sud-est de Madagascar. C’est une espèce arborée en voie de disparition, occupant moins de 500 km² de la forêt littorale. Son habitat est fragmenté et menacé par l’exploitation et l’extraction minière (Du Puy et al., 2002 ; Banzouzi et al., 2008). M. taolanaroensis est connue pour être un poison de pêche (Du Puy et al., 2002), et aussi pour ses propriétés insecticides (Rajemiarimiraho et al., 2014), et pour l’utilité de son bois (Banzouzi et al., 2008). Les Fabaceae, ou légumineuses, pourraient jouer un rôle important dans la restauration des sols appauvris en azote, et être utilisées comme des espèces pionnières prioritaires pour la réhabilitation des forêts tropicales humides dégradées, grâce à leur symbiose fixatrice d’azote avec les rhizobia (Diabaté et al., 2005). Leur symbiose permet en effet d’améliorer la nutrition azotée, d’augmenter la séquestration du carbone dans le sol, de stabiliser la matière organique du sol et d’améliorer la fertilité du sol (Moura et al., 2020). En outre, les bactéries fixatrices ont des capacités interfonctionnelles essentielles pour les plantes qui améliorent leur croissance (Tang et al., 2020).

2À Fort-Dauphin, la société Rio Tinto QMM (Qit Madagascar Minerals) exploite une nouvelle mine d’ilménite depuis 2008, localisée dans un environnement naturel très sensible aux perturbations, avec un taux d’endémisme des espèces élevé et un écosystème littoral unique. Ainsi, Rio Tinto QMM s’est engagée à respecter la conservation de la biodiversité sur les sites mais également à restaurer la zone dégradée par les activités minières. Dans ce contexte, M. taolanaroensis pourrait être une bonne candidate pour la restauration de la zone dégradée tout en assurant en même temps sa conservation. Pour avoir un grand nombre de plants, l’utilisation de semences est la méthode la plus courante et la moins chère (Kim et al., 2008). Cependant, le processus de germination est considéré comme le facteur le plus important et le plus crucial dans le cycle de vie d’une plante (Vange et al., 2004 ; Bu et al., 2008). En outre, la propagation de la plupart des espèces tropicales d’arbres est limitée par le degré de dormance qui rend difficile la germination uniforme et adéquate des graines (Amusa, 2011). Le type de dormance des graines de M. taolanaroensis n’est pas encore connu et aucune étude sur leur germination n’a été entreprise. Les graines de nombreuses légumineuses ont un tégument dur, ce qui rend difficile l’imbibition d’eau et empêche les échanges gazeux (Teketay, 1996 ; Bolingue et al., 2010). Plusieurs prétraitements ont été utilisés pour améliorer la germination des graines caractérisées par des téguments durs : les scarifications mécaniques, à l’acide, à l’eau froide, à l’eau chaude et à l’eau bouillante (Teketay, 1996 ; Alamgir et Hossain, 2005 ; Rasebeka et al., 2014 ; Fredrick et al., 2017, Opoku et al., 2018 ; Botumile et al., 2020). Ces techniques optimisent la germination en permettant de surmonter la dormance des graines pendant une durée courte (Tadros et al., 2011 ; Mojeremane et al., 2017 ; Odirile et al., 2019). Dans ce contexte, l’objectif de cette étude a été de déterminer un traitement pré-germinatif efficace pour obtenir une capacité germinative optimale et une croissance vigoureuse des plantules de M. taolanaroensis afin de les produire en grande quantité.

Matériels et méthodes

Provenances des graines

3Les semences de M. taolanaroensis (fig. 1) utilisées proviennent de Petrika Fort-Dauphin (S 25°04’ 16,4’’ ; E 46° 50’ 22,8’’, à une altitude de 14 m), au sud-est de Madagascar. Elles ont été récoltées en octobre 2019. Les fruits mûrs tombés à terre ont été ramassés. Ils ont été décortiqués et les graines obtenues ont été conservées à température ambiante au laboratoire.

Figure 1 – Millettia taolanaroensis.

Traitements pré-germinatifs des graines

4Après un mois de stockage, les graines ont été soumises aux différents traitements de scarification afin d’améliorer leur germination. Pour la scarification chimique, les graines ont été trempées dans de l’acide sulfurique concentré (H₂SO₄) pendant deux temps, 15 s et 1 mn, puis lavées abondamment avec de l’eau pour enlever les traces d’acide. Dans le cas de la scarification thermique, les graines ont été trempées dans de l’eau chaude à 60 °C pendant 30 s, 5 mn et 30 mn, et d’autres graines dans de l’eau froide (température ambiante) pendant 10 mn et 15 mn Concernant le prétraitement par lixiviation, les graines ont été trempées dans de l’eau à température ambiante pendant 8 h en renouvelant l’eau toutes les heures.

Semis des graines et entretien

5Les graines prétraitées et les graines témoins (sans prétraitement) ont été semées dans du sable stérilisé dans un germoir installé sous serre du Laboratoire de microbiologie de l’environnement (LME) du Centre national de recherches sur l’environnement (CNRE) de Madagascar. Cinq répétitions (avec vingt graines) ont été faites pour chaque traitement. Les graines ont été arrosées avec de l’eau courante deux fois par jour pour maintenir le substrat humide. La température du germoir a été maintenue à 30 °C avec un ombrage, afin de simuler les conditions dans lesquelles vivent les espèces en milieu naturel.

Suivi et calcul des paramètres de germination

6Le comptage des graines germées a été réalisé tous les jours jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de nouvelle germination. Une graine a été considérée germée lorsque les deux feuilles cotylédonaires apparaissaient (Benmahioul et al., 2010). Pour mesurer la réussite de la germination en fonction des traitements pré-germinatifs, les paramètres suivants ont été considérés : le taux de germination final (TG), le temps moyen de la germination (TMG) et la cinétique de la germination.

7Le taux de germination final a été calculé par la formule suivante (Labouriau, 1983) :

TG (%) = G/N × 100

avec G, le nombre total de graines germées et N, le nombre total de graines semées.

8Le temps moyen de la germination a été obtenu par la formule suivante (Ranal et Santana, 2006) :

TMG = Σ (ni x ti)/N

avec ni, le nombre de graines nouvellement germées au temps ti, ti, le nombre de jours depuis la date de semis et N, le nombre total de graines germées.

Mesures des paramètres de croissance des plantules

9La hauteur et le nombre de folioles des plantules témoins et des quinze plantules les plus développées après chaque traitement pré-germinatif des graines ont été mesurés un mois après le semis. La variation de ces mesures explique la croissance des plantules et permet de définir le traitement favorable pour obtenir des plants vigoureux.

Analyses statistiques des données

10À l’aide du logiciel XLSTAT 2014.5.03, un test de Kruskal-Wallis a été effectué et les moyennes ont été comparées selon la procédure de Dunn, suivie de la correction de Bonferroni.

Résultats

Effet des scarifications sur la germination des graines

11L’évolution de la germination de M. taolanaroensis en fonction du temps et suivant les différents traitements pré-germinatifs des graines est présentée par la figure 2. Le temps de latence, c’est-à-dire le temps écoulé entre le semis et la première germination, se situe entre 9 et 13 jours. La scarification des graines avec de l’acide sulfurique pendant 1 mn réduit le temps de latence (9 ± 0,44 jours), suivie par la scarification avec de l’acide sulfurique pendant 15 s (10 ± 0,01 jours), puis avec de l’eau chaude à 60 °C pendant 30 s (10 ± 0,44 jours). Les graines témoins ont un temps de latence plus long (13 ± 0,54 jours). Ensuite, une augmentation proportionnelle des graines germées avec le temps est observée.

12Des différences significatives du taux de germination final (TG) ont été observées entre les graines qui ont reçu des traitements pré-germinatifs et les témoins non traités. Les traitements pré-germinatifs ont des effets positifs sur la réussite de la germination des graines de M. taolanaroensis. Le TG a même doublé par rapport à celui du témoin (50 ± 10 %) pour les graines trempées dans de l’eau chaude à 60 °C pendant 30 s et 5 mn (100 ± 0 %). Le TG est de 95 ± 8,66 % pour les graines traitées avec de l’acide sulfurique pendant 1 mn et avec de l’eau froide pendant 15 mn et pendant 8 h.

13Le temps moyen de la germination (TMG) varie également selon les traitements pré-germinatifs des graines, entre 12 et 19 jours. Les graines traitées avec de l’acide sulfurique (1 mn) présentent un TMG plus court (12 ± 0,56 jours). Ce sont les graines témoins et celles qui ont été traitées avec de l’eau à température ambiante pendant 15 mn qui ont le TMG le plus long, avec une durée de 19 ± 5,18 jours et de 19 ± 1,94 jours respectivement.

Figure 2 – Cinétique de la germination de M. taolanaroensis sous l’effet des différents traitements pré-germinatifs.

Effet des scarifications sur la croissance des plantules

14La hauteur des plantules varie de 2,54 à 3,44 cm un mois après le semis (tabl. 1). Statistiquement, la hauteur des plantules issues du traitement avec de l’acide sulfurique pendant 15 s est élevée (3,44 ± 0,82 cm) par rapport à celle obtenue par les autres traitements. C’est avec le traitement utilisant l’eau ambiante pendant 15 mn que les plantules sont les plus courtes (2,54 ± 0,58 cm). Quant au nombre de folioles, il varie de 9 à 13, et aucune différence significative entre les traitements n’est observée.

Discussion

15Le traitement des graines avec de l’acide sulfurique permet d’améliorer le taux de germination et de diminuer le temps nécessaire. Le trempage des graines dans l’acide sulfurique pendant 1 mn donne un taux de germination jusqu’à 95 %, un temps de latence plus court (9 jours) et un temps moyen de germination de 12 jours. Ces résultats corroborent ceux rapportés dans la littérature qui stipulent que l’acide sulfurique perturbe le tégument de la graine en permettant l’entrée de l’eau et en déclenchant la germination (Nikoleave, 1977 ; Amusa, 2011 ; Mojeremane et al., 2020) par sa capacité à éliminer la couche cireuse ou la matière dure du tégument de la graine (Bhattacharya et Saha, 1990 ; Agbogidi et al., 2007). En outre, l’acide sulfurique stimule les activités biochimiques et physiologiques nécessaires à la germination (Akinyele et Ibeh, 2020). Les résultats de cette étude sont donc expliqués par ces effets de l’acide sur la graine, surtout sur le tégument, et corroborent ceux d’autres études similaires menées sur d’autres espèces de légumineuses (Sy et al., 2001 ; Aref et al., 2011 ; Fredrick et al., 2017 ; Mojeremane et al., 2020). Le taux de germination relativement faible obtenu avec le trempage dans l’acide sulfurique pendant 15 s peut s’expliquer par le fait que le tégument de la graine n’a pas été suffisamment ramolli pour laisser passer l’eau et l’oxygène (Aduradola et Badru, 2004).

16Le traitement avec de l’eau chaude à 60 °C pendant 30 s et 5 mn double le taux de germination (100 %) mais avec un temps moyen de germination égal à celui du témoin. Cependant, aucune différence significative n’a été observée entre le taux de germination des graines trempées dans l’eau chaude pendant 30 mn et celui des graines non traitées. L’eau chaude a probablement ramolli les enveloppes des graines et a ainsi permis l’entrée d’eau et d’air, induisant la germination (Rasebeka et al., 2014 ; Mojeremane et al., 2020). En outre, l’eau chaude a également pu éliminer les inhibiteurs chimiques de la germination (Mwase et Mvula, 2011). Pourtant, la baisse du taux de germination avec la durée de trempage dans l’eau chaude (de 30 mn) serait due à une durée excessive d’exposition à la chaleur, ce qui aurait endommagé les graines (Phartyal et al., 2005) en affectant l’embryon (Dantani et al., 2019). Il est donc recommandé de ne pas tremper les graines de M. taolanaroensis dans de l’eau chaude pendant une durée excédant 5 mn.

17Le traitement de M. taolanaroensis avec de l’eau à température ambiante, quelle que soit la durée (10 mn, 15 mn), donne un meilleur taux de germination (90 % et 95 % respectivement) par rapport au taux témoin (50 %). Cependant, ce traitement n’a pas d’influence sur la réduction du temps de germination. L’eau ambiante fait partie des traitements qui ont la capacité de ramollir le tégument des graines, le rendant ainsi perméable à l’eau afin d’initier la germination (Dantani et al., 2019). Nos résultats sont étayés par ceux de Falemara et al. (2013) qui ont rapporté que le trempage dans l’eau à température ambiante améliore la germination des graines d’arbres tropicaux.

18Le taux de germination obtenu avec le traitement par lixiviation concorde avec celui obtenu avec le trempage des semences dans de l’eau à température ambiante. En effet, la lixiviation consiste également à tremper les graines dans de l’eau à température ambiante mais durant un temps plus long. De plus, le trempage dans l’eau permet de dissoudre et de lixivier les composés chimiques causant la dormance (Dehgan et al., 2003).

19Plusieurs auteurs affirment que la scarification des graines par des acides est une méthode efficace pour rompre la dormance et améliorer la germination des graines ayant des téguments durs et imperméables (Mcdonald et Omoruyi 2003 ; Likoswe et al., 2008 ; Botsheleng et al., 2014). Le même effet est également obtenu avec le traitement utilisant l’eau chaude (Mojeremane et al., 2017). En outre, il est rapporté que la plupart des espèces de Fabaceae ont des graines dures et imperméables à l’eau (Teketay, 1996 ; Baskin et Baskin, 2004), et notre espèce cible, M. taolanaroensis, ne fait pas exception. Par déduction, la dormance de ses graines est probablement associée à leur tégument. Selon Falemara et al. (2014), le tégument dur et imperméable à l’eau des graines exerce une dormance physique exogène.

Conclusions et perspectives

20Cette étude a évalué l’effet de trois types de scarification des graines avant semis, à savoir chimique, thermique et par lixiviation, sur la germination et la croissance des plantules de M. taolanaroensis. À l’issue de cette étude, nous pouvons dire que ces trois types de scarification améliorent le taux de germination des graines de M. taolanaroensis. Le traitement avec l’acide sulfurique pendant 1 mn donne le meilleur taux de germination avec un temps moyen de germination réduit. De plus, le traitement avec l’acide sulfurique pendant 15 s augmente significativement la hauteur des plantules. Dans les situations où l’utilisation d’un prétraitement à l’acide pourrait être limitée à cause de son coût élevé et des facteurs de risques, le traitement avec de l’eau chaude à 60 °C pendant une période de trempage de 30 s à 5 mn peut être adopté. Enfin, ces résultats suggèrent que les graines de M. taolanaroensis ont des téguments durs comme la plupart des légumineuses, entraînant leur dormance physique.

21Dans le cadre d’un projet qui visait à utiliser le genre Millettia dans la restauration des zones dégradées, cette étude nous a permis d’améliorer le taux de germination des graines de M. taolanaroensis afin de les obtenir en masse. Cependant, il sera également nécessaire de déterminer la durée optimale de conservation des graines pendant laquelle celles-ci peuvent garder leur capacité germinative.