Unravelling the mystery of drought tolerance confered by rootstocks

Abstract

Climate change will increase the frequency of water deficit experienced in certain european regions, due to increased evapotranspiration and reduced rainfall during the growing cycle. We therefore need to find ways of adaption, including the use of more drought-tolerant planting material. In addition to the varieties used as grafts and involved in the wine ypicity of our wines, rootstocks selection is a relevant way of adapting to more restrictive environmental conditions. Rootstocks represent a wide field of investigation and raise many questions for professionals. It is crucial to remember that rootstocks provide long-lasting resistance to phylloxera, which is still present in our vineyards. The drought tolerance of rootstocks is well known empirically, but the underlying mechanisms it have not been clearly identified. However, it is important to identify the markers of drought tolerance in order to characterise the best-performing genotypes as early as possible, at the seedling stage. The rootstock genotype impacts on how the vine functions at three levels: water uptake, water transfer and water consumption. Variability in root anatomy, root depth and water extraction capacity may explain the differences observed between rootstocks in pot or field experiments. Hydraulic conductivity differs between sensitive and tolerant rootstocks. Gas exchange is related to leaf area and vigour, but also to regulatory processes that are partially independent during the day and night. The regulation of gas exchange during the day and night, but also with variations in water status, i.e. The plasticity of transpiration to water status, is partially controlled by the rootstocks. Despite empirical knowledge and growing research interest in vine rootstocks, the mechanisms involved in all these responses to water deficit remain poorly understood. Data from the literature and from france will be summarised. French research on rootstocks is based on two strategies: the creation of new rootstocks and the evaluation of existing ones (greffadapt system). Significant progress has been made over the last ten years. Genetic resources are available in France (greffadapt plot and crosses currently being studied) and have already been characterised. The research for traits associated with drought tolerance is still under work with the emphasis on field trials, measurement of δ13c as an estimation of water use efficiency, taking yield into account and studying the plasticity of traits as a function of the scion and water status. Work in progress is aimed in particular at gaining a better understanding of rootstock × scion interactions and better characterising the root system on a large number of individuals. It should be remembered that this kind of work on plant material takes time, which is not always in keeping with the way society works today. Work on resistant varieties began in the 1970s and culminated in the first wave of registrations in 2018. If these timescales have to be accelerated, we will have to accept mistakes and greater uncertainty about the results produced.

Résoudre l’énigme de la tolérance à la sécheresse induite par les porte-greffes

Le changement climatique augmentera la fréquence et l’intensité des situations de déficit hydrique dans certaines régions européennes, en raison de l’augmentation de l’évapotranspiration et de la réduction des précipitations au cours du cycle de croissance. Il faut donc trouver des moyens d’adaptation, y compris l’utilisation de matériel végétal plus tolérant à la sécheresse. Au-delà des variétés utilisées comme greffons et contribuant à la typicité de nos vins, les porte-greffes constituent un moyen pertinent d’adaptation aux conditions environnementales plus contraignantes. Les porte-greffes constituent un large champ d’investigation et amènent de nombreuses interrogations de la part des professionnels. En préambule incontestable, il est crucial de rappeler que le porte-greffe permet de résister de manière durable contre le phylloxéra qui est toujours présent dans nos vignobles. La tolérance à la sécheresse des porte-greffes est une caractéristique bien connue empiriquement mais les mécanismes qui la sous-tendent ne sont pas clairement identifiés. Ce travail d’identification de caractères marqueurs de la tolérance à la sécheresse est pourtant important afin de caractériser le plus précocement possible, au stade plantule, les individus qui seraient performants. Le génotype du porte-greffe a un impact sur le fonctionnement de la vigne à trois niveaux : l’absorption d’eau, le transfert d’eau et la consommation d’eau. La variabilité de l’anatomie racinaire, de la profondeur des racines et de la capacité d’extraction de l’eau peut expliquer les différences observées ou mesurées entre les porte-greffes dans les expériences en pot ou sur le terrain. La conductivité hydraulique diffère entre les porte-greffes sensibles et les porte-greffes tolérants. Les échanges gazeux sont liés à la surface foliaire et à la vigueur conférée, mais aussi à des processus de régulation, partiellement indépendants au cours du jour et de la nuit. La régulation des échanges gazeux au cours de la journée et de la nuit, mais aussi avec la variation de l’état hydrique, c’est-à-dire la plasticité de la transpiration à l’état hydrique, est partiellement contrôlée par les porte-greffes. Malgré les connaissances empiriques et l’intérêt croissant de la recherche pour les porte-greffes de vigne, les mécanismes impliqués dans toutes ces réponses au déficit hydrique restent mal compris. Les données de la littérature et celles enregistrées en France seront synthétisées. Les recherches françaises conduites sur les porte-greffes s’appuient sur deux stratégies : la création de nouveaux porte-greffes et l’évaluation de porte-greffes existants (dispositif greffadapt). Des avancées importantes ont eu lieu au cours des dix dernières années. Des ressources génétiques sont disponibles en france (dispositif greffadapt et croisements en cours d’études) et sont d’ores et déjà caractérisées. La recherche de caractères associés à la tolérance à la sécheresse se poursuit en privilégiant les expérimentations au champ, la mesure du δ13c, une estimation de l’efficience d’utilisation de l’eau, la prise en compte du rendement et l’étude de la plasticité des caractères en fonction du greffon et du statut hydrique. Les travaux en cours visent en particulier à bien appréhender les interactions porte-greffe × greffon et à mieux caractériser le système racinaire sur un grand nombre d’individus. Il convient de rappeler que de tels travaux sur le matériel végétal demande du temps, pas toujours en accord avec le temps de notre fonctionnement sociétal actuel. Les travaux des variétés résistantes au mildiou et à l’oïdium ont commencé dans les années 70 pour aboutir à une première vague d’inscription en 2018. Si ces délais doivent être accélérés, il sera alors nécessaire d’accepter des erreurs et de plus grandes incertitudes sur les résultats produits.

Desvelar el misterio de la tolerancia a la sequía inducida por los portainjertos

El cambio climático aumentará la frecuencia de las situaciones de déficit hídrico en determinadas regiones europeas, debido al aumento de la evapotranspiración y a la reducción de las precipitaciones durante el ciclo vegetativo. Por lo tanto, tenemos que encontrar formas de adaptarnos, incluido el uso de material de plantación más tolerante a la sequía. Además de las variedades utilizadas como injertos e implicadas en la tipicidad de nuestros vinos, los portainjertos son un medio relevante de adaptación a las condiciones ambientales más restrictivas. Los portainjertos representan un amplio campo de investigación y plantean numerosas preguntas a los profesionales. Como preámbulo innegable, es crucial recordar que los portainjertos proporcionan una resistencia duradera a la filoxera, que sigue presente en nuestros viñedos. La tolerancia a la sequía de los portainjertos es bien conocida empíricamente, pero los mecanismos subyacentes no han sido claramente identificados. Sin embargo, es importante identificar los marcadores de tolerancia a la sequía para caracterizar las plantas con mejor rendimiento lo antes posible, en la fase de plántula. El genotipo del portainjerto influye en el funcionamiento de la viña a tres niveles: absorción, transferencia y consumo de agua. La variabilidad en la anatomía de la raíz, la profundidad de la raíz y la capacidad de extracción de agua pueden explicar las diferencias observadas o medidas entre portainjertos en experimentos de maceta o de campo. La conductividad hidráulica difiere entre portainjertos sensibles y tolerantes. El intercambio gaseoso está ligado a la superficie foliar y al vigor, pero también a procesos de regulación que son parcialmente independientes durante el día y la noche. La regulación del intercambio gaseoso durante el día y la noche, pero también con variaciones en el estado hídrico, esdecir, la plasticidad de la transpiración al estado hídrico, está partialmente controlada por los portainjertos. A pesar del conocimiento empírico y del creciente interés de la investigación en portainjertos de vid, los mecanismos implicados en todas estas respuestas al déficit hídrico siguen siendo poco conocidos. Se resumirán los datos procedentes de la bibliografía y de Francia. La investigación francesa sobre portainjertos se basa en dos estrategias: la creación de nuevos portainjertos y la evaluación de los existentes (sistema greffadapt). En los últimos diez años se han realizado progresos significativos. En francia se dispone de recursos genéticos (sistema greffadapt y cruces actualmente en estudio) que ya han sido caracterizados. La búsqueda de caracteres asociados a la tolerancia a la sequía prosigue haciendo hincapié en los ensayos de campo, la medición del δ13c como una estimación de la eficiencia en el uso del agua, la consideración del rendimiento y el estudio de la plasticidad de los caracteres en función del injerto y del estado hídrico. Los trabajos en curso tienen por objeto, en particular, comprender mejor las interacciones portainjerto × injerto y caracterizar mejor el sistema radicular en un gran número de individuos. Hay que recordar que este tipo de trabajo sobre el material vegetal requiere tiempo, lo que no siempre se corresponde con el funcionamiento de la sociedad actual. Los trabajos sobre variedades resistentes comenzaron en los años 70 y culminaron con la primera oleada de registros en 2018. Si se quieren acelerar estos plazos, habrá que aceptar errores y una mayor incertidumbre sobre los resultados obtenidos.