Transpiration nocturne chez la vigne : Déterminisme génétique et bases physiologiques

NIGHTIME TRANSPIRATION IN GRAPEVINE :
GENETIC DETERMINISM AND PHYSIOLOGICAL BASES

Abstract
In the face of increased water scarcity which accompagnies climate change, improving water use efficiency (WUE) becomes crucial for sustaining viticulture in the Mediterranean area. The leeway to improve WUE depends on how water losses are coupled with biomass gain. As water loss at night is not associated with any carbon gain, its reduction could be a good strategy to limit waste of water without altering photosynthesis rate in the daytime. However, genetic and physiological bases of the variations in night transpiration are still unclear.

The present study aimed at elucidating whether and how variations in night transpiration are genetically controlled in grapevine. A 2-year experiment was conducted on the F1 progeny from a cross between Syrah and Grenache using a phenotyping platform coupled to a controlled-environment chamber. Potter plants of the whole progeny were analysed for night transpiration in well-watered conditions. A high genetic variability was found enlightening for the first time the genetic control of water losses at night. We further explored the physiological bases of this genetic variability. 15 genotypes were chosen within the progeny for their contrasting transpiration at night. By feeding detached leaves with abscisic acid, we showed that stomata remain partially open at night, and that this residual opening differs among genotypes. We took advantage of the hypostomatic feature in grapevine leaves to study the cultivar conductance on the adaxial face. We found a significant genetic control of cuticular conductance, which accounted for up to 30% of the total leaf transpiration at night. These results open new avenues to breed grapevine for lower water losses at night, whose genetic variability lies both in stomata and cuticule.

Keywords : Vitis vinifera, night transpiration, water use, stomata, cuticule

Résumé
Face à la raréfaction des ressources hydriques qui accompagne les changements climatiques, il devient crucial d'augmenter l'efficience d'utilisation de l'eau, notamment dans les systèmes viticoles en zone méditerranéenne. Cependant, le couplage entre gain de biomasse et consommation d'eau par la plante limite les marges d'amélioration. C'est pourquoi la réduction de l'utilisation de l'eau la nuit, en l'absence de photosynthèse, est une cible intéressante.

Cette étude visait l'analyse de la variabilité génétique de la transpiration nocturne chez la vigne et l'identification des processus physiologiques sous-jacents. Une expérimentation a été répétée 2 années sur une descendante F1 issue du croisement des variétés Syrah et Grenache. La descendance cultivée en pots a été analysée en conditions de bonne irrigation à l'aide d'une plate-forme de phénotypage couplée à une chambre climatique. Une forte variabilité génétique de la transpiration nocturne (rapportée à la surface foliaire) a été observée dans la descendance et, pour la première fois, des déterminants génétiques de ce caractère ont été localisés sur le génome. Les bases physiologiques de cette variabilité ont été recherchées chez 15 génotypes de la descendance. En alimentant des feuilles détachées avec une solution très concentrée d'acide abscissique pour induire la fermeture stomatique, nous avons montré qu'il existait une ouverture résiduelle des stomates la nui avec des différences significatives entre génotypes. De plus, les pertes d'eau à travers la cuticule de la face adaxiale, dépourvue de stomates, représentaient une part non négligeable des pertes totales avec des différences entre génotypes. Il apparaît donc possible de sélectionner des variétés avec de faibles pertes d'eau la nuit en jouant à la fois sur les contributions stomatiques et cuticulaires.

Mot-clés : Vitis vinifera, transpiration nocturne, utilisation de l'eau, stomate, cuticule