Exploring physiological diversity in Vitis genotypes: hydraulic traits in vines for oenological purposes and vines for table grapes

Abstract

This study evaluates the physiological responses of table grape and wine grape genotypes under irrigated conditions in Northern Chile, aiming to identify hydraulic differences between purposes. Four table grape cultivars (‘Flame Seedless’, ‘INIA-G3’, ‘INIA-G4’, ‘Alisson Seedless’) and five wine grape cultivars (‘Cabernet Franc’, ‘Chardonnay’, ‘Sauvignon Blanc’, ‘Moscatel de Alejandría’, and a naturalized genotype) were compared. Using ANOVA and principal component analysis (PCA), significant differences were found in traits such as turgor loss point, stomatal density, leaf gas exchange, and water use efficiency. Results suggest that grapevines for oenological purposes tend to have higher water use efficiency and traits related to water retention, while table grapes are associated with higher stomatal conductance and water transport. The PCA emphasizes the contribution of hydraulic traits to the differentiation on grapevine genotypes, offering insights into how these traits may influence in water use. The study highlights phenotypic diversity within the species and suggests that specific traits providing drought tolerance may exist among table grape cultivars due to their selective breeding for high productivity, often at the expense of significant water use.

Exploration de la diversité physiologique des génotypes vitis : caractères hydrauliques des vignes à usage œnologique et des vignes à raisin de table

Pour maintenir la viticulture dans des conditions de réchauffement climatique, il est crucial de sélectionner soigneusement les génotypes appropriés pour chaque région viticole et de développer des cultivars résistants à la sécheresse. Cette capacité dépend en grande partie des caractéristiques hydrauliques, qui sont dynamiques et varient en fonction du stade de développement de la vigne et des conditions climatiques. Ce cadre conceptuel améliore constamment notre compréhension des différences de résistance à la sécheresse entre les génotypes de vitis. Cependant, il est encore nécessaire de comprendre de manière globale la variabilité intraspécifique, en particulier entre les cultivars de vinification et de raisin de table. La présente étude a évalué la réponse physiologique de jeunes vignes irriguées dans le nord du chili, dans un vignoble expérimental situé au centre d’études sur la biodiversité de l’institut de recherche agricole (inia) (30°02’s, 70°41’o, 630 m d’altitude). Les évaluations ont été réalisées entre février et avril 2024. La température moyenne et l’évapotranspiration de référence sur le site d’étude étaient respectivement de 19,2 °c et 4,4 mm/jour. Les cultivars de raisin de table ‘flame seedless’ (fl), ‘inia-g3’ (g3), ‘inia-g4’ (g4) et ‘alisson seedless’ (ali) ont été comparés selon un plan complètement randomisé aux cultivars à usage œnologique comme le ‘cabernet franc’ (cf), le ‘chardonnay’ (ch) et le ‘sauvignon blanc’ (sb), dont le comportement dans l’utilisation de l’eau a été largement décrit. Des cultivars œnologiques fondateurs en amérique du sud ont également été évalués, comme le ‘moscatel de alejandría’ (m. Ale) et un génotype ‘nn’ (nn). Les différences statistiques entre les moyennes des cultivars ont été calculées à l’aide de l’anova et les effets significatifs ont été évalués à l’aide des tests de comparaison multiple post hoc de tukey (p < 0,05). Nos résultats montrent des différences significatives dans le point de perte de turgescence (πtlp, mpa), la capacité absolue par surface foliaire (cft ; mol m-2 mpa-1), la densité stomatique des feuilles (stoden ; n- 1 mm- 2), la conductance stomatique (gs ; mol h2o m-2 s-1), taux d’assimilation net (an ; µmol co2 m-2 s-1) et efficacité intrinsèque d’utilisation de l’eau (wuei ; µmol mol -1 ) ; la vulnérabilité des feuilles à l’embolie (p50) a montré des valeurs comprises entre -1,6 et -0,9 mpa, sans variations entre cultivars. La relation entre les deux objectifs (œnologique et de table) a été déterminée par analyse en composantes principales (acp) et la dissimilarité a été déterminée par analyse hiérarchique par grappes (hca ; méthode de liaison complète et distance euclidienne). Pc1 (dim1) a expliqué 44,4% de la variabilité des données et nous a permis de visualiser différents comportements des cultivars. Les cultivars œnologiques tels que cf, sb, m. Ale et ch étaient situés à gauche de la distribution spatiale et étaient positivement liés à un wuei et négativement liés à πtlp, stoden. D’autre part, la plupart des cultivars de raisin de table (G3, G4 et ali) se trouvaient à droite de la distribution spatiale et étaient positivement liés au cft, au gs et au potentiel osmotique à pleine turgescence.pc2 expliquant 30,9 % était positivement associé à la surface foliaire spécifique (sla ; g cm-2) qui, à son tour, était négativement corrélée à an et à la conductance hydraulique de la plante entière (kplant ; mmol m2 s-1 mpa-1). Curieusement, l’analyse hiérarchique des clusters (hca) révèle trois clusters principaux, démontrant une distribution et des sous-classes correspondant clairement à l’objectif productif. Les premier et deuxième groupes étaient principalement constitués respectivement de cultivars de raisin de table (ali, g4, g3, nn) et de cultivars œnologiques (ch, m. Ale, sb, cf), tandis que le troisième groupe était représenté par fl. Enfin, la variation au sein des grappes atteignait 65,3% tandis que la différence entre les classes était de 34%. L’importance d’une évaluation plus approfondie des caractéristiques hydrauliques entre les vignes destinées aux raisins de table et à des fins œnologiques est soulignée, compte tenu de la diversité phénotypique importante au sein d’une même espèce, évidente dans leurs grappes. Il est plausible que des caractères spécifiques conférant une tolérance à la sécheresse existent parmi les cultivars de raisin de table, car ils ont subi une amélioration continue pour atteindre une productivité élevée, souvent au détriment d’une consommation d’eau importante. Cela pourrait aider les programmes de sélection des raisins à améliorer la résistance à la sécheresse, avec des avantages potentiels en termes de durabilité pour la production de vignes viticoles et de raisins de table.

Exploración de la diversidad fisiológica en genotipos de vitis: rasgos hidráulicos en vides con fines enológicos y vides para uvas de mesa

Para mantener la viticultura en condiciones de calentamiento global, es importante seleccionar cuidadosamente los genotipos apropiados para cada región vitícola y desarrollar cultivares que sean resistentes a la sequía. Esta capacidad depende en gran medida de las características hidráulicas, que son dinámicas y varían según el estado de desarrollo de la vid y las condiciones climáticas. Este marco conceptual mejora constantemente nuestra comprensión de las diferencias en la resistencia a la sequía entre los genotipos de vitis. Sin embargo, todavía es necesario entender de manera integral la variabilidad intraespecífica, particularmente entre cultivares de propósito enológicos y de uva de mesa. El presente estudio evaluó la respuesta fisiológica de vides jóvenes bajo riego en el norte de chile, en un viñedo experimental ubicado en el centro de estudios de la biodiversidad del instituto de investigaciones agropecuarias (inia) (30°02’s, 70°41’w, 630 m sobre el nivel del mar). Las evaluaciones se realizaron durante los meses de febrero a abril de 2024. La temperatura promedio y la evapotranspiración de referencia en el sitio de estudio fueron 19,2 °c y 4,4 mm/día, respectivamente. Los cultivares de uva de mesa ‘flame seedless’ (fl), ‘inia-g3’ (G3), ‘inia-g4’ (G4) y ‘alisson seedless’ (ali) se compararon mediante un diseño completamente al azar frente los cultivares de propósito enológico tales como, ‘cabernet franc’ (cf), ‘chardonnay’ (ch) y ‘sauvignon blanc’ (sb), cuyo comportamiento en el uso del agua ha sido ampliamente descrito. También se evaluaron cultivares enológicos fundacionales en sudamérica, como ‘moscatel de alejandría’ (m. Ale), y un genotipo ‘nn’ (nn). Las diferencias estadísticas entre las medias de los cultivares se calcularon mediante anova y los efectos significativos se evaluaron mediante pruebas de comparación múltiple post hoc de tukey (p < 0,05). Nuestros hallazgos muestran diferencias significativas en el punto de pérdida de turgor (πtlp, mpa), la capacitancia absoluta por área foliar (cft; mol m-2 mpa-1), la densidad estomática de la hoja (stoden; n- 1 mm-2), la conductancia estomática (gs ; mol h2o m-2 s-1), la tasa de asimilación neta (an; µmol co2 m-2 s-1) y la eficiencia intrínseca en el uso del agua (wuei; µmol mol-1 ); la vulnerabilidad foliar a la embolia (p50) mostró valores que oscilaron entre -1,6 y -0,9 mpa, sin variaciones entre cultivares. La relación entre ambos propósitos (enológico y de mesa) se determinó mediante análisis de componentes principales (pca) y la disimilitud se determinó mediante análisis de conglomerados jerárquicos (hca; método de vinculación completa y distancia euclidiana). Pc1 (dim1) explicó el 44,4 % de la variabilidad de los datos y permitió visualizar diferentes comportamientos de los cultivares. Los cultivares enológicos como cf, sb, m. Ale y ch se ubicaron a la izquierda de la distribución espacial y se relacionaron positivamente con un wuei, y negativamente con πtlp, stoden. En cambio, la mayoría de los cultivares de uva de mesa (g3, g4 y ali) estaban a la derecha de la distribución espacial y se relacionaban positivamente con cft, gs y potencial osmótico en plena full turgor. Pc2, que explica el 30,9%, se asoció positivamente con el área foliar específica (sla; g cm-2) que, a su vez, se correlacionó negativamente con an y la conductancia hidráulica de toda la planta (kplant; mmol m2 s-1 mpa-1). Interesantemente, el análisis jerárquico de conglomerados (hca) reveló tres conglomerados principales, demostrando una distribución y subclases que corresponden claramente al propósito productivo. El primer y segundo grupo estaban formados principalmente por cultivares de uva de mesa (ali, G4, G3, nn) y cultivares enológicos (ch, m. Ale, sb, cf), respectivamente, mientras que el tercer grupo estaba representado por fl. Finalmente, la variación dentro de los conglomerados fue de hasta el 65,3% mientras que la diferencia entre clases fue del 34,7%. Se subraya la importancia de una mayor evaluación de los rasgos hidráulicos entre los cultivares de uva de mesa y enológicos, dada la importante diversidad fenotípica dentro de una misma especie, evidente en sus racimos. Es posible que existan rasgos específicos que confieren tolerancia a la sequía entre los cultivares de uva de mesa, ya que han experimentado mejoras continuas para lograr una alta productividad, a menudo a expensas de un consumo significativo de agua. Esto podría ayudar a los programas de selección de vides a mejorar la resistencia a la sequía con posibles beneficios de sostenibilidad tanto para las vides de propósito enológico como para la producción de uvas de mesa.