Graines féminisées : production et calculateur STS

Les graines féminisées donnent des plantes femelles. Le pollen qui les engendre provient lui-même d’une plante femelle. Or une femelle ne forme pas de pollen d’elle-même. Le plus souvent, on la pulvérise pour cela avec du thiosulfate d’argent, en abrégé STS. Dans un essai sur quatre variétés de chanvre, 95 à 100 % des fleurs aux extrémités des pousses étaient mâles après trois applications. Les extrémités des pousses sont les bouts supérieurs des tiges.

Pourquoi les descendants sont-ils femelles ?

Parce que chaque grain de pollen d’une plante femelle ne transmet qu’un chromosome X. Les chromosomes portent le patrimoine génétique dans le noyau de la cellule. Les plantes femelles ont deux X, les mâles un X et un Y. Quand un tel grain de pollen atteint une fleur femelle, il en naît de nouveau une graine à deux X. Dans les essais, tous les descendants examinés issus de telles pollinisations étaient femelles. Dans un essai, cela a été démontré sur les plantules par PCR. Ce test génétique rend visible une portion masculine du génome.

La même chose se produit sans l’avoir prévu quand une plante femelle devient hermaphrodite. Elle forme elle-même des anthères et se pollinise avec. Les anthères sont les organes dans lesquels le pollen mûrit. Dans l’essai, les graines issues de telles fleurs n’ont donné que des plantes génétiquement femelles. Les graines issues d’un croisement avec un mâle ont donné, dans deux lignées, à peu près une moitié de mâles. « Féminisé » n’a rien à voir avec « autofloraison ». Autofloraison signifie un début de floraison selon l’âge plutôt que selon la durée du jour.

  • Choisir des semences féminisées quand on ne veut pas de mâles. Des hermaphrodites restent possibles.
  • Pour les variétés à autofloraison, vérifier séparément les deux indications. Les deux propriétés existent indépendamment l’une de l’autre.

Avec quoi une plante femelle forme-t-elle du pollen ?

Le plus souvent avec un produit qui bloque l’action de l’éthylène. L’éthylène est un messager gazeux de la plante et favorise les fleurs femelles. Privée de son action, même une femelle génétique forme des fleurs mâles. Le STS se forme à partir du sel d’argent nitrate d’argent et du sel thiosulfate de sodium dans un rapport d’un pour quatre. Presque tout l’argent est alors en solution, chaque particule d’argent liée à deux particules de thiosulfate. Il circule ainsi bien dans les vaisseaux par lesquels la plante distribue l’eau. Le nitrate d’argent pur s’y déplace à peine. L’action a été étudiée chez l’arabette des dames, la plante modèle de la botanique. La plante y reconnaît l’éthylène par un site de liaison, le récepteur. Dans ce récepteur, l’argent prend la place du cuivre. L’éthylène se fixe encore, mais le signal ne passe plus. Pour le cannabis, cela n’a pas été mesuré.

Les autres produits ont agi plus faiblement ou ont causé des dégâts. Dans une comparaison sur la même variété, le STS est arrivé en tête, devant l’AVG et loin devant le sel métallique nitrate de cobalt et le 1-MCP. L’AVG freine la formation de l’éthylène. Appliqué en goutte sur l’extrémité de la pousse, il a donné 132 fleurs mâles dans un essai, en pulvérisation presque aucune. À plus forte dose, les extrémités ont jauni. Le 1-MCP est un gaz qui agit sur le même récepteur. Dans deux essais, il n’a pas donné une seule fleur mâle. L’argent colloïdal est constitué de fines particules d’argent dispersées dans l’eau. À 30 ppm, soit 30 parties par million, il n’a agi qu’avec une pulvérisation quotidienne jusqu’à la floraison. Une application unique est restée sans effet. L’hormone de croissance acide gibbérellique, en abrégé GA3, est la voie la plus ancienne. En 1972, 50 µg par plante, apportés pendant dix jours par une mèche, ont donné en moyenne 33,8 fleurs mâles. Une semaine plus tard, la plante formait déjà de nouveau des fleurs femelles. En pulvérisation à 0,01 %, le GA3 n’a pas agi du tout dans un autre essai. Jours courts signifie douze heures d’obscurité ou plus, jours longs des nuits plus courtes. Quand on donnait du GA3 au passage en jours courts, les inflorescences s’allongeaient et devenaient lâches dans un autre essai. Le THC et le CBD, les deux principaux composés actifs, baissaient alors.

  • Choisir le STS comme produit.
  • N’utiliser l’argent colloïdal que si l’on peut pulvériser chaque jour jusqu’à la floraison.
  • Renoncer au GA3 et au 1-MCP. Selon les auteurs d’une étude, le GA3 a été largement remplacé par le STS dans la pratique.

Comment préparer et pulvériser la solution de STS ?

On prépare le STS soi-même à partir de deux sels achetés chez un fournisseur de laboratoire ou de produits chimiques. On pulvérise une solution à 3 mM, trois fois à une semaine d’intervalle. Les concentrations sont données en millimoles par litre, en abrégé mM. 0,1 M correspond à 100 mM. Pour une plante recevant trois applications de 400 ml chacune, il faut 180 ml de solution mère, soit deux préparations. Une préparation de 100 ml suffit en théorie pour un peu plus de 660 ml de solution à pulvériser. Selon la recette ci-dessous, on achète pour cela 1,7 g de nitrate d’argent. S’y ajoutent 3,16 g de thiosulfate de sodium anhydre ou 4,96 g de thiosulfate de sodium pentahydraté. En théorie, seuls 0,61 g de nitrate d’argent et 2,28 g ou 3,57 g de thiosulfate de sodium passent dans la solution à pulvériser. Pour d’autres quantités, le calculateur ci-dessous fait le calcul. La liste d’achats comprend :

  • Nitrate d’argent (AgNO₃).
  • Thiosulfate de sodium (Na₂S₂O₃), anhydre ou pentahydraté (Na₂S₂O₃ · 5 H₂O). L’étiquette indique quelle forme contient le conditionnement. Le pentahydrate contient de l’eau de cristallisation et fournit moins de thiosulfate par gramme.
  • Eau distillée, comme dans les essais.
  • Un agent mouillant, pour que la solution reste sur les feuilles. Dans un essai, c’était 0,1 % de Tween 20.
  • Une balance de précision graduée au 0,01 g, une éprouvette graduée, deux flacons sombres et un pulvérisateur.
  1. Solution A, nitrate d’argent 0,1 M : dissoudre 1,7 g de nitrate d’argent dans de l’eau distillée et compléter à 100 ml.
  2. Solution B, thiosulfate de sodium 0,1 M : dissoudre 3,16 g de sel anhydre ou 4,96 g de pentahydrate et compléter à 200 ml. Cela suffit pour deux préparations de solution mère.
  3. Conserver les deux solutions à l’abri de la lumière jusqu’à l’emploi.
  4. Solution mère, STS 20 mM : verser lentement 20 ml de solution A dans 80 ml de solution B, dans cet ordre. On obtient 100 ml. Pour trois applications de 400 ml, préparer deux fois. Au réfrigérateur, elle se conserve jusqu’à un mois. Il est recommandé de la préparer fraîche.
  5. Solution à pulvériser, 3 mM : compléter 150 ml de solution mère à 1 l avec de l’eau distillée et ajouter l’agent mouillant.

Avec 3 mM en trois applications, 95 à 100 % des fleurs aux extrémités des pousses étaient mâles dans l’essai cité au début. Un dixième de cette dose, 0,3 mM, n’a donné que 42 à 91 %. Dans un autre essai, une seule application précoce à 1,5 mM a suffi pour trois variétés. Là aussi, trois applications ont mieux agi. Sur trois variétés à forte teneur en THC, 80,5 à 94,7 % des fleurs ont changé de sexe avec 3 mM en trois applications. La première application y avait lieu au passage en jours courts. Plus n’apporte rien : 20 mM ont provoqué des taches jaunes et une perte de feuilles. Trop peu n’agit pas du tout. Au total, 100 µg de STS par plante n’ont pas donné une seule fleur mâle dans un essai. C’est en théorie moins d’un millième de l’argent d’une seule application de 400 ml à 3 mM.

  • Pulvériser jusqu’à ce que la solution goutte des feuilles. Pour des plantes de 1 à 1,5 m de haut, cela représentait environ 400 ml par application.
  • Pulvériser juste après l’extinction de la lumière, pour que les feuilles ne brûlent pas. En extérieur, cela correspond au crépuscule, ce qui n’a pas été testé en plein champ.
  • Pulvériser toute la plante. Cela a mieux agi que les seules extrémités des pousses.
  • Un traitement partiel agit lui aussi sur toute la plante. Des extrémités de pousses traitées seules ont déjà provoqué des dégâts foliaires sur toute la plante.
  • Pour l’autofécondation, on peut traiter une seule branche. Un programme de sélection n’a pulvérisé qu’une branche, trois fois à deux jours d’intervalle, avec 6 mM. On n’a pas mesuré si les autres branches fleurissent alors en mâle.

Calculateur de solution de STS

Le calculateur indique la quantité de nitrate d’argent et de thiosulfate de sodium nécessaire pour une solution de pulvérisation à la concentration choisie, diluée à partir de la solution mère ou pesée directement. Il fixe aussi les dates des applications et les moments approximatifs du pollen et des graines.

Saisies

Dans les essais, 1,5 à 3 mM ont agi ; 0,3 mM n’a agi qu’en partie, 20 mM a abîmé les feuilles.
On pulvérise jusqu’à ruissellement ; des plantes de 1 à 1,5 m de haut ont demandé environ 400 ml.
Préparation
Thiosulfate de sodium sous forme de

Résultat

    Dates

      Manipuler et stocker le nitrate d’argent et le thiosulfate de sodium selon la fiche de données de sécurité du produit.

      Valeurs calculées à partir des masses molaires : nitrate d’argent 169,87 g/mol, thiosulfate de sodium 158,11 g/mol, sous forme de pentahydrate 248,18 g/mol. Solution mère selon le protocole de Sigma-Aldrich : 20 ml de nitrate d’argent 0,1 M dans 80 ml de thiosulfate de sodium 0,1 M donnent 100 ml à 20 mM.

      Quand pulvériser, en intérieur et en extérieur ?

      Tôt dans la floraison. En intérieur, elle commence le jour où la minuterie passe en jours courts. Jours courts signifie douze heures d’obscurité ininterrompue ou plus. Tôt en jours courts, l’inversion sexuelle a réussi de façon fiable. Au milieu de la floraison, une application n’a pas suffi dans un essai. Même trois applications n’ont alors donné quelques fleurs mâles que chez 26 à 57 % des plantes. Selon un article de synthèse, on pulvérise même encore en phase de croissance et on laisse ensuite les plantes une semaine en jours longs.

      En extérieur, il n’y a pas de jour de bascule. Après le solstice d’été, les nuits s’allongent un peu chaque jour. L’induction florale désigne le passage de la plante à la floraison. Son début dépend de la variété. Le passage s’étale sur plusieurs jours. Dans un essai en chambre de culture, une inflorescence n’a commencé à se former chez plus de la moitié des plantes qu’après trois jours courts consécutifs. De retour en jours longs, elle se défaisait. On reconnaît le début à l’extrémité de la pousse : trois paires de stigmates ou plus y sont serrées les unes contre les autres. Les stigmates sont les petits poils blancs de la fleur femelle. Les fleurs isolées aux aisselles des feuilles ne comptent pas. Une plante plus âgée les forme aussi par jours longs.

      • En intérieur, faire la première application le jour du passage en jours courts, les deux suivantes à une semaine d’intervalle chacune.
      • Ou, selon l’article de synthèse, pulvériser dès la phase de croissance et laisser ensuite encore une semaine de jours longs.
      • En extérieur, placer la première application au début du passage ou juste avant. Un essai en plein champ fait défaut, la règle vient de la culture en intérieur.
      • Pour les variétés qui basculent peu après le solstice d’été, prévoir les applications en juillet.
      • Compter environ quatre semaines de la première pulvérisation jusqu’au pollen, puis encore trois à quatre jusqu’à la graine mûre. La maturité des graines a été mesurée sur des fleurs hermaphrodites autofécondées.
      • En extérieur, les graines de ces variétés mûrissent donc en théorie entre la seconde moitié d’août et la mi-septembre.

      Quelle plante convient comme donneuse ?

      Une plante sûrement femelle, qui ne montre pas de fleurs mâles sans traitement. Le STS agit indépendamment de la sensibilité d’une plante. Le traitement ne révèle donc pas si la donneuse tend d’elle-même à former des fleurs mâles. Cette tendance est héréditaire. Les filles de femelles portant des fleurs mâles en formaient plus souvent elles-mêmes. Dans deux essais, c’était le cas de 34 % au lieu de 23 % et de 13,7 % au lieu de 4,9 % des femelles.

      Une lignée féminisée n’est pas non plus stable d’office. « Féminisé » concerne seulement le sexe des descendants, pas la tendance à l’hermaphrodisme. Dans un programme de sélection, 16 populations ont été autofécondées sur jusqu’à six générations. À partir de la quatrième génération, des fleurs anormales sont apparues dans toutes les lignées. Il s’agissait par exemple de fleurs portant les organes des deux sexes ou de fleurs au mauvais endroit. En même temps, moins de graines se formaient. Dans une lignée dont sept générations ont été cultivées côte à côte, la part de fleurs anormales est passée de 0,4 % à 13,7 %. C’est plus de trente fois plus. Cette lignée était monoïque et portait des fleurs mâles et femelles sur une même plante. Chez de telles lignées, l’autofécondation n’exigeait pas toujours de traitement. Chez les lignées issues de plantes femelles, les plantes traitées ne livraient souvent que très peu de pollen dans les générations ultérieures. Huit de 22 essais de ce type ont échoué pour cette raison. On suppose que la capacité à l’inversion sexuelle est alors sélectionnée en même temps et que les fleurs mâles spontanées deviennent plus fréquentes. Cela n’a pas été mesuré, la supposition vient des auteurs du programme de sélection. Pour une seule génération S1, il n’existe aucune mesure de la tendance à l’hermaphrodisme. Après une autofécondation, un essai n’a trouvé aucune perte mesurable de diversité génétique.

      • Laisser d’abord fleurir la donneuse sans traitement et contrôler chaque aisselle de feuille. Ou bien confirmer son sexe par un test génétique.
      • Écarter comme donneuse une plante portant ne serait-ce qu’une fleur mâle. Ensuite comptent la santé et les caractères qu’elle doit transmettre.
      • Ne pas autoféconder une lignée encore et encore sur de nombreuses générations.
      • À partir de la quatrième génération d’autofécondation, rechercher spécifiquement les fleurs anormales.
      • Vérifier au préalable la stabilité génétique d’une donneuse, comme le décrit l’article sur le stress test.

      Comment récolter et transférer le pollen ?

      On le récolte sur les fleurs mâles ouvertes, environ quatre semaines après la première application. La quantité de pollen que livre une plante traitée dépend fortement de la variété. Sur cinq variétés, une en a livré à peu près autant qu’un vrai mâle. Trois se situaient entre les deux, une n’en a pas formé du tout. Dans le pollen des plantes traitées, 37 à 83 % des grains étaient malformés, chez les mâles aucun. Au test de germination sur milieu nutritif, 0 à 13 % des grains ont germé, chez deux mâles 10 et 19 %. Les fleurs mâles sont apparues environ trois semaines après la première application, le pollen après environ quatre. Les fleurs mâles des plantes traitées se sont ouvertes au bout d’environ 25 jours, celles des vrais mâles au bout de 18. Beaucoup ne s’ouvrent pas du tout ou ne libèrent le pollen qu’avec réticence.

      • Pour une nouvelle variété, faire d’abord un essai.
      • Récolter le pollen sur les fleurs ouvertes, par exemple en tapotant légèrement au-dessus d’une feuille de papier.
      • Déposer le pollen sur la même plante ou sur sa bouture, c’est-à-dire une copie génétiquement identique. C’est une autofécondation, les graines forment la génération S1.
      • Pour un croisement, déposer le pollen sur une autre plante femelle. Ses descendants sont eux aussi femelles.
      • Prévoir la germination : les graines issues de pollen STS ont germé à 64,3 % dans un essai, un peu moins de deux sur trois.
      • Attendre des graines mûres environ trois à quatre semaines après la pollinisation. Cela a été mesuré sur des fleurs hermaphrodites autofécondées, avec 22 à 48 graines par inflorescence et 90 à 95 % de germination.

      Sources