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PEARLS Étude comparative de mesures de la teneur en
caoutchouc et en résines par SPIR au champ et en laboratoire sur plants de
Guayule (Parthenium argentatum) E. Tardan 1, S. Suchat 1, N. Boutahar 1, P. Sartre 2, L. Brancheriau 3,D. Pioch 1, S. Palu 1, F. Davrieux 4
(1) CIRAD, UR BioWooeb
(2) INRAMontpellier SupAgro-Melgueil (3) CIRAD, UMR AMAP
(4) CIRAD, UMR QUALISUD
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Sommaire
• Introduction, le Guayule
• Matériels et méthodes
• Résultats
• Conclusion
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Introduction, Guayule
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Guayule (Parthenium argentatum)
• Origine : Amérique (Mexique & sud du Texas)
• Famille : Asteraceae
• Climat : Semi aride; En cours d’acclimation Méditerranée
• 3 parcelles expérimentale : Lansargues (34); Claira (66); Murcia (Sud Espagne)
• Produit du caoutchouc naturel + coproduits (résines)
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HEVEA GUAYULE KZ DANDELION / TKS
Climat
Tropical
Semi aride
Méditerranéen
Continental
Localisation
Asie (93%) USA, Europe
Afrique du Sud, Australie
Kazakhstan, USA,
Canada, Europe
Culture en
compétition
Palmier à huile ~ aucune Maïs, oléagineux,
céréales
Niveau production 11 Millions T / an < 100 T /an <500 Kg/an
Mode de récolte Manuel, main d’oeuvre
intensive
Mécanique Mécanique
Rendement 800-2000 kg/ha/an CC 500-1000 kg/ha/an
Résines 1000- 1200kg/ha/an
250-1500 kg/ha/an
Cycle En saignée après 6-8 ans
pour 30-40 ans
Récolte 1-3 ans
TT les 1-2 ans sur 12 ans
Récolte annuelle
Sources de caoutchouc naturel
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Culture du guayule en Europe
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PI ( 25-35%
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Intérêt de la méthode SPIR appliquée au guayule
Suivi de la teneur en caoutchouc et en résine des plants
Estimation de la date de récolte
Amélioration génétique, recherche de variétés les plus performantes
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Matériels et méthodes
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• ASE 350 (Dionex/Thermofisher)
Détermination d’une méthode de référence pour l’extraction des
résines et du polyisoprène (extrait acétonique et hexanique)
Problème de contamination croisée des extraits !!
• HPLC SEC-MALLS (Wyatt)
Détection et dosage du polyisoprene contaminant
l’extrait acétonique
• Frontier FTIR (Perkin Elmer)
Détection et dosage de la résine contaminant
l’extrait hexanique
Matériel Analyse Référence
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Matériel SPIR
• XDS Monochromator (FOSS NIR System)
Calibration 1 (n=215): basée sur la méthode gravimétrique ASE
Calibration 2 (n=127): prenant en compte la contamination
croisée des échantillons
• Labspec4 (ASD inc.)
Calibration 3 (n=83) : relation champ - laboratoire
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Résines : 2210 nm Élongation de la liaison –C=O d’un groupe carboxyle 2308 nm Élongation et déformation de la liaison –C-H de –CH2 provenant d’un lipide
Teneur en eau : 1450 nm /1940 nm Élongation de la liaison O-H de H2O
Polyisoprène : 1716 nm Élongation de la liaison C-H de –CH3
Interprétation des spectres SPIR
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PEARLS Méthodes SPIR
Laboratoire : (FOSS)
- Echantillons broyés à 0,5mm
- Scan en mode réflectance : 400nm à 2500nm (intervalle 2nm)
- Moyenne de 32 spectres avec correction de la dispersion de la lumière
- Calcul de la dérivée seconde sur 5 points avec lissage polynomial
- Régression PLS utilisée pour établir les courbes de calibration
- Calcul de la SECV en prédisant 25% des échantillons avec une calibration développée avec les 75% restants (répété 4 fois)
Champ : (ASD)
- Utilisation d’une sonde de réflectance
- 5 spectres par branche et 10 branches par plant soit 50 spectres par plant
- Traitements des spectres idem laboratoire
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Résultats
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0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
Ac60hex130C
Ac50 hex125C
Ac50 hex118C
Ac40 hex120C
Ac64 hex125C
Ac40 hex130C
Ac40 hex125C
Ac50 hex132C
Ac60 hex120C
Extr
act
yie
ld (
%)
ASE condition
Acetone extract (%)
Hexane extract (%)
Analyse gravimétrique du PI et Résine
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Paramètres optimums : T°; Durée et Nbre de cycle extraction Maximiser Extraction PI et Résines
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PEARLS Résultats calibration 1 SPIR Laboratoire
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Teneur en eau : Modèle très précis R² proche 1 et RPDp >6 Extraits Acétone/Hexane : Analyse routine RPDp >4
Extrait acétonique
Extrait hexanique
Teneur en H2O
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PEARLS Résultats calibration 2 SPIR Laboratoire
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SEL augmente => étape supplémentaire d’analyse ASE + SEC/IR Base de données réduite (N=127) => Temps analyse + important Baisse précision prédiction : RPDp >3 => Screening des échantillons
Polyisoprène Résine
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PEARLS Résultats calibration 3 SPIR Champ
R²=0,72 R²= 0,85
Nombre d’observations = 83 R² trop faible !! => Modèle instable mais résultats encourageant Nécessité augmenter nombre observations car trop peu d’échantillons pour le modèle
Polyisoprène Résine
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Conclusion
• Mise au point d’une méthode rapide d’analyse sur poudre : - Teneur en eau
- Caoutchouc
- Résines
• Mesure sur champs envisageable malgré la répartition spécifique à l’intérieur de la matrice végétale
• Etablir une relation plus robuste entre les spectres obtenus au laboratoire et ceux obtenus au champ en passant un plus grand nombre de plants
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MERCI POUR VOTRE ATTENTION
Remerciements : - EU : projet EU-PEARLS (financement) - Prince of Songkla university – Thaïlande (bourse thèse) - F. Bonfils / C. Char (UMR IATE) - M.Dupond (stagiaire)
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PEARLS Contamination de l’extrait acétonique par du polyisoprene
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PEARLS Contamination de l’extrait hexanique par la résine