Conductivité hydraulique et phénomènes d'embolie chez Vitis Vinifera (CV.Chasselas) en fonction des paramètres environnementaux et physiologiques

HYDRAULIC CONDUCTIVITY AND EMBOLISM EVENTS BY VITIS VINIFERA
(CV. CHASSELAS) IN RELATION TO ENVIRONMENTAL AND PLANT FACTORS

Abstract
In vascular plants, water is transported in a metastable form below its vapor pressure in xylem tissue. Under high tensions (negative pressures), the stability of the water column can be broken by the irruption of air bubbles in the xylem, a phenomenon called cavitation. The complete disruption of water transport in a vessel (embolism) reduce the capacity of the xylem tissue to deliver water to the leaves, and limits photosynthesis, growth and plant productivity. At the experimental station of Agroscope in Leytron (Valais, Switzerland), measurements of petiole and stem hydraulic conductivities (K_pétioles respectively K_stems) were carried out since 2008 with the cultivar Chasselas. The study includes the effects of different water and light regimes on the vulnerability to cavitation during the season. The influence of the organ type (pétiole, stem) and the leaf insertion along the stem was also considered. The grapevine seems to be relatively vulnerable to cavitation, expecially during limitations of soil available water (edaphic stress) and high climatic demand (high VPD, climatic stress). A decrease of K_petioles and K_stem was observed during the season as water stress increased. Daily variations of K_petioles were measured in relation to high climatic demand (VPD) and water stress level. Leaf acclimation to different light regimes (shaded leaves or light exposed leaves) seems to play a role in petiole hydraulic conductivity rates during the season. Basal leaves on the stem were generally more vulnerable to embolism events in comparison with apical leaves. Furthermore, the visualization in vivo of embolism formation and repair in the vessels of CV.Chasselas was conducted by using the technique of high resolution X-ray tomography. The Chasselas cultivar appears to develop hydraulic segmentation, in which petiole cavitation plays an important  role as a "hydraulic fuse", thereby limiting leaf transpiration and the propagation of embolism and preserving the integrity of other organs.

Keywords : hydraulic conductivity, embolism event, water stress, grapevine

Résumé
Chez les plantes vasculaires, l'eau est transportée dans le xylème sous forme métastable, c'est-à-dire sous sa pression de vapeur. La stabilité de la colonne d'eau sous forte tension peut-être rompue par l'apparition d'une phase gazeuse (bulle d'aire) dans le xylème, phénomène appelé cavitation. L'obstruction complète d'un vaisseau s'apparente à une embolie gazeuse, laquelle peut réduire la photosynthèse, la croissance et la productivité des plantes. Au domaine expérimental d'Agroscope à Leytron (Valais, Suisse), des mesures de conductivité hydraulique des pétioles (K_pétioles) et des rameaux (K_rameaux) sont effectuées depuis 2008 sur le cépage Chasselas. L'étude porte sur l'effet de la contrainte hydrique et des conditions d'éclairement du feuillage sur les phénomènes de vulnérabilité à la cavitation en cours de journée et de saison. L'influence du type d'organe (pétiole, rameau) et du niveau d'insertion de la feuille sur le rameau a également été analysée. La vigne semble relativement sensible à la cavitation, notamment lors d'une diminution de la réserve en eau du sol (stress édaphique) et sous des conditions de forte demande climatique (VPD élevé, stress climatique). Une diminution de K_pétioles et de K_rameaux (dans une moindre mesure) a été observée avec l'accroissement du stress hydrique en cours de saison. Des variations de K_pétioles ont été mesurées en cours de journée en fonction de la demande climatique (VPD) et du niveau de contrainte hydrique de la vigne. L'acclimatation des feuilles à des régimes différents de radiation (feuilles d'ombre ou exposées à l'éclairement direct) semble également jouer un rôle dans les taux de conductivité hydraulique des pétioles en cours de saison. Les feuilles insérées dans la zone basale du rameau apparaissent plus vulnérables aux phénomènes d'embolie. Par ailleurs, des observations en imagerie et tomographie à rayons-X des phénomènes de formation et de résorption de l'embolie sur Chasselas ont été menées afin d'étudier le rôle de la cavitation des pétioles en tant que "fusible hydraulique" limitant la propagation de l'embolie et préservant l'intégrité hydraulique des autres organes de la vigne.

Mot-clés : conductivité hydraulique, embolie, stress hydrique, vigne