Impact des porte-greffes de la vigne sur le début de la véraison et sur l'expression des gènes liés à l'auxine dans les baies de Cabernet-Sauvignon


GRAPEVINE ROOTSTOCKS DIFFERENTIALLY AFFECT RIPENING INCEPTION AND AUXIN-RELATED GENES OF CABERNET-SAUVIGNON BERRIES

Massimiliano CORSO, Alessandro VANNOZZI, Fiorenza ZILIOTTO, Mohamed ZOUINE, Elie MAZA, Tommaso NICOLATO, Nicola VITULO, Franco MEGGIO, Giorgio VALLE, Mondher BOUZAYEN, Margherita LUCCHIN, Claudio BONGHI
*Corresponding author*: C. BONGHI  -  Email : claudio.bonghi@unipd.it

 

 


Abstract

In modern viticulture, grafting commercial grapevine varieties on rootstocks is a common practice that is required to confer resistance to various biotic and abiotic stresses. The use of rootstocks to gain these essential resistance traits is also known to influence grape berry development and quality, despite the underlying mechanisms remain poorly understood. In grape berries, the onset of ripening (véraison) is regulated by a complex network of mobile signals including hormones such as auxins, ethylene, abscisic acid and brassinosteroids. Recently M4, a new grapevine rootstock, has been developed based on its enhanced tolerance to water stress. The present study aimed at dissecting the effect of M4 and the widely used 1103P rootstocks on the transcriptome of Cabernet Sauvignon (CS) berry development from pre-véraison to harvest. Physical and biochemical parameters showed that CS berries reach véraison faster when grafted onto M4 than on 1103P. Expression studies performed by deep sequencing and by quantitative real-time PCR analyses on berry tissues revealed significant differences in the transcriptome profiles between graft combinations at all analysed stages. Considering the important role of auxin in grape berry development, we focus on the transcriptional regulation of auxin-related genes and their effect in determining the shift in maturation between the two graft combinations. A genomic and transcriptomic characterization of grapevine gene families involved in auxin metabolism and signalling including conjugation (GH3), transport (PIN and PIN-like) and action (ARF and AUX/IAA) of auxin was carried out. The data suggest that several members are actively involved in the control of berry development and might be critical in determinant the shift in maturation between the two graft combinations.

Keywords : ARFs, Aux/IAAs, GH3s, PINs, mRNA-seq, Vitis

 

Résumé

En viticulture moderne, le greffage de variétés commerciales de vigne sur des porte-greffes est une pratique courante qui est nécessaire pour conférer une résistance à divers stress biotiques et abiotiques. L'utilisation de porte-greffes pour obtenir ces caractères de résistance essentiels est également connue pour influencer le développement et la qualité des baies de raisin, malgré des mécanismes sous-jacents qui restent mal compris. Dans les baies de raisin, le début de la maturation (véraison) est régulé par un réseau complexe de signaux mobiles, comprenant des hormones telles que les auxines, l'éthylène, l'acide abscissique et les brassinostéroïdes. Récemment M4, un nouveau porte-greffe de la vigne, a été développé sur base de sa tolérance accrue au stress hydrique. Cette étude à permis de disséquer l'effet des portes-greffes M4 et 1103P sur le transcriptome des baies du Cabernet Sauvignon (CS) en développement de la pré-véraison à la récolte. Les paramètres physiques et biochimiques ont montré que les baies CS atteignent la véraison plus rapidement lorsqu’elles sont greffées sur M4 que sur 1103P. Des études d'expression effectuées par séquençage et par PCR quantitative en temps réel sur les tissus de baies ont révélé des différences significatives dans les profils transcriptomiques entre les deux combinaisons de greffes à toutes les étapes analysées. Considérant le rôle important de l'auxine dans le développement baie de raisin, nous nous sommes concentrés sur la régulation transcriptionnelle des gènes liés à l'auxine. Une caractérisation génomique et transcriptomique des gènes impliqués dans le métabolisme de l'auxine et sa signalisation (GH3, PIN et PIN-like, ARF et AUX/IAA) a été réalisée. Les données suggèrent que plusieurs membres sont activement impliqués dans le contrôle du développement de baies et pourraient être important dans l'évolution de la maturation.

Mots-clés : ARFs, Aux/IAAs, GH3s, PINs, mRNA-seq, Vitis


 

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