Carbohydrate importance during the flowering of grapevine (Vitis vinifera L.). Utilization of cultivars showing different flower drop drop sensitivity.
Importance des glucides lors de la floraison chez la vigne (Vitis vinifera L.). Exemples de cépages présentant une sensibilité différente à la coulure.
Résumé
Grapevine (Vitis vinifera L.) is naturally affected by flower abscission in various extents depending on cultivars, meaning that flowers abort during their development. This abscission may be caused by both physiological and environmental factors. In this context, we focused on the analysis of carbon metabolism in the inflorescence during flower development using the sensitive Gewurtzraminer (GW) and the low sensitive Pinot noir (PN) cultivars grow in vineyards. In parallel, we optimized a protocol to obtain flowers under controlled conditions enabling to get inflorescences that mimic vineyard grown inflorescence development.
Numerous differences were detected between GW and PN i.e. male and female organs develop more precociously in PN than in GW. Carbohydrate (starch, sucrose, glucose and fructose) levels in inflorescences differ between the two cultivars during the whole of floral development, especially between stages 15 and 17, corresponding to the key male and female meiosis. At this stage, one of the main differences consist in the presence of starch in the ovules of PN, in the contrary of GW. The assay of carbohydrate related enzyme activities confirmed that between stages 15 and 17 PN and GW metabolize sugars differently. Besides, we have shown that photosynthesis occurs in the inflorescence with different intensities in PN and GW, in particular between stages 15 and 17. The greater tolerance of PN to flower abscission may thus result in different carbohydrate metabolism enabling to avoid sugar starvation during meiosis when environmental stress occurs.
In order to confirm the impact of sugar physiology during flower development, we did perturb carbohydrate metabolism acting on reserve accumulation in perennial organs and using both vineyard grown plants and fruiting cuttings. Our results indicate in both cvs. that reserve restoration during the year n conditions the number of inflorescences per plant and the number of flowers per inflorescence developing during the year n+1.
Numerous differences were detected between GW and PN i.e. male and female organs develop more precociously in PN than in GW. Carbohydrate (starch, sucrose, glucose and fructose) levels in inflorescences differ between the two cultivars during the whole of floral development, especially between stages 15 and 17, corresponding to the key male and female meiosis. At this stage, one of the main differences consist in the presence of starch in the ovules of PN, in the contrary of GW. The assay of carbohydrate related enzyme activities confirmed that between stages 15 and 17 PN and GW metabolize sugars differently. Besides, we have shown that photosynthesis occurs in the inflorescence with different intensities in PN and GW, in particular between stages 15 and 17. The greater tolerance of PN to flower abscission may thus result in different carbohydrate metabolism enabling to avoid sugar starvation during meiosis when environmental stress occurs.
In order to confirm the impact of sugar physiology during flower development, we did perturb carbohydrate metabolism acting on reserve accumulation in perennial organs and using both vineyard grown plants and fruiting cuttings. Our results indicate in both cvs. that reserve restoration during the year n conditions the number of inflorescences per plant and the number of flowers per inflorescence developing during the year n+1.
La vigne (Vitis vinifera L.) est naturellement affectée par l'abscission et la chute des fleurs (coulure) durant le développement des inflorescences. Ce phénomène est dépendant de facteurs physiologiques et environnementaux et tous les cépages y sont sensibles à un degré plus ou moins important. Les causes exactes de la coulure demeurent encore inconnues à ce jour. Dans ce contexte, nous nous sommes focalisés sur le métabolisme des sucres dans les inflorescences durant le développement des fleurs en utilisant des cépages de sensibilité différente à la coulure. Nous avons travaillé sur des plantes cultivées au vignoble et nous avons optimisé un système expérimental mimant le développement floral en conditions contrôlées à partir de boutures fructifères.
De nombreux critères de différenciation existent entre le Gewurztraminer (GW), cépage sensible à la coulure et le Pinot noir (PN), cépage peu sensible. Ainsi, les structures reproductrices mâles et femelles de PN se développent plus précocement que celles de GW. De plus, les teneurs en glucides (amidon, saccharose, glucose et fructose) des inflorescences diffèrent entre les deux cépages lors du développement floral, notamment entre les stades 15 et 17, période des méioses polliniques et ovulaires et stades clés dans le développement reproducteur. Les différences constatées se manifestent, entre autres, par la présence d'amidon dans les ovules de PN, contrairement à ceux du GW. La mesure des activités enzymatiques du métabolisme glucidique ont confirmé que, durant la période 15-17, les deux cépages utilisent les sucres de manière différente. Nous avons par ailleurs démontré l'existence d'une photosynthèse nette positive dans les inflorescences des deux cépages, avec des intensités fluctuantes, notamment entre les stades 15 et 17. La tolérance plus importante à la coulure du PN pourrait donc résulter d'un métabolisme glucidique différent, permettant d'éviter toute carence glucidique lors de la méiose en cas de stress environnementaux.
Afin de confirmer l'impact de la physiologie des glucides dans le développement floral, nous avons tenté de perturber le métabolisme carboné en agissant sur la mise en réserve dans les organes pérennes, au vignoble et sur boutures fructifères. Les résultats obtenus démontrent dans les deux cépages l'importance de la mise en réserves de l'été n sur la floraison de l'année n+1 et ce, à la fois sur le nombre d'inflorescences par pied et sur le nombre de fleurs par inflorescence.
De nombreux critères de différenciation existent entre le Gewurztraminer (GW), cépage sensible à la coulure et le Pinot noir (PN), cépage peu sensible. Ainsi, les structures reproductrices mâles et femelles de PN se développent plus précocement que celles de GW. De plus, les teneurs en glucides (amidon, saccharose, glucose et fructose) des inflorescences diffèrent entre les deux cépages lors du développement floral, notamment entre les stades 15 et 17, période des méioses polliniques et ovulaires et stades clés dans le développement reproducteur. Les différences constatées se manifestent, entre autres, par la présence d'amidon dans les ovules de PN, contrairement à ceux du GW. La mesure des activités enzymatiques du métabolisme glucidique ont confirmé que, durant la période 15-17, les deux cépages utilisent les sucres de manière différente. Nous avons par ailleurs démontré l'existence d'une photosynthèse nette positive dans les inflorescences des deux cépages, avec des intensités fluctuantes, notamment entre les stades 15 et 17. La tolérance plus importante à la coulure du PN pourrait donc résulter d'un métabolisme glucidique différent, permettant d'éviter toute carence glucidique lors de la méiose en cas de stress environnementaux.
Afin de confirmer l'impact de la physiologie des glucides dans le développement floral, nous avons tenté de perturber le métabolisme carboné en agissant sur la mise en réserve dans les organes pérennes, au vignoble et sur boutures fructifères. Les résultats obtenus démontrent dans les deux cépages l'importance de la mise en réserves de l'été n sur la floraison de l'année n+1 et ce, à la fois sur le nombre d'inflorescences par pied et sur le nombre de fleurs par inflorescence.
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