Noir Vigueur 92

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La relation entre l'hydraulique des racines et scion vigueur dans les porte-greffes Vitis: quel est le rôle aquaporines racines jouent Résumé Vitis scions vinifera sont généralement greffés sur des porte-greffes d'autres espèces de raisin pour influencer scion vigueur et fournir la résistance aux ravageurs transmis par le sol et le stress abiotique Cependant, les mécanismes par lequel rhizomes affectent scion la physiologie restent inconnus. Cette étude caractérise la physiologie hydraulique rhizomes Vitis qui varient dans la classification de la vigueur en enquêtant sur aquaporin (Vv PIP) l'expression des gènes, la conductivité hydraulique des racines fines (Lp r), contribution aquaporin à Lp r. scion la transpiration, et la taille du système racinaire. L'expression de plusieurs gènes Vv PIP était constamment supérieure à rhizomes supérieur de vigueur dans des conditions de croissance favorables dans une variété de médias et dans les extrémités des racines par rapport à mûrir racines fines. Comme pour les modèles d'expression Vv PIP, racines fines Lp r et de la contribution des aquaporines Lp r déterminé en vertu de deux osmotique (Lp r Osm) et hydrostatique (Lp r Hyd) des gradients de pression étaient toujours plus grande dans rhizomes-grande vigueur. Fait intéressant, la contribution des aquaporines était presque identique pour Lp r Osm et Lp r Hyd même si un gradient hydrostatique induirait un flux prédominant dans la voie apoplastique. Dans des expériences communes à effet de serre de greffons, la transpiration foliaire spécifique à la zone (E) et la surface foliaire totale a augmenté avec rhizome vigueur et étaient positivement corrélés avec des racines fines Lp r. Ces résultats suggèrent que l'augmentation des besoins en eau de la canopée pour scion greffés sur des porte-greffes de haute vigor sont compensées par des ajustements dans la racine système conductivité hydraulique à travers la combinaison de racines fines Lp r et augmenté root surface. Mots clés: hydraulique fine racines, vignes, PIPs, protéines intrinsèques du plasma membrane, aquaporines racines, rhizomes introduction vivaces scions de cultures de fruits sont souvent greffés sur des porte-greffes pour une variété de raisons, qui comprennent la fourniture d'une résistance aux ravageurs transmis par le sol, conférant une résistance au déficit hydrique et les types de sol extrêmes, et la croissance de contrôle du greffon (par exemple Pongrcz, 1983). Intensification offre un certain contrôle des producteurs sur les caractères agronomiques importants et offre une flexibilité dans la croissance d'un scion particulier dans le sol varié et les conditions environnementales. rhizomes Grapevine sont généralement caractérisés en fonction des caractéristiques de vigueur conférés au scion (c.-à-d 'accumulation de la biomasse et de rendement), qui influent sur la qualité Weintraub (Cortell et al.. 2005. 2007. 2008) et sont connus pour altérer les échanges gazeux de scion et l'utilisation efficace de l'eau ( Candolfi-Vasconcelos et al.. 1994). En dépit de leur usage courant dans l'agriculture, les mécanismes par lesquels les porte-greffes affectent la vigueur greffon et la résistance au stress abiotique ne sont pas entièrement compris ou ambiguë à travers les systèmes de culture. Pour certaines espèces de cultures pérennes, modifié vigueur scion a été liée à des différences dans les paramètres hydrauliques du système racinaire. Grand conductance hydraulique racine système entier a été documenté dans les porte-greffes de vigueur induisant de pomme, de pêche, d'olive, et le kiwi (Atkinson et al.. 2003 Clearwater et al.. 2004 Nardini et al.. 2006 Solari et al.. 2006 ). La plupart de ces études ont mesuré les systèmes racinaires entiers en utilisant une haute pression Goncalves et al. . 2007), tandis qu'un autre a trouvé une corrélation négative avec un rapport des zones de phloème et de xylème (Iwanami et al.. 2009). En dépit de ces efforts récents pour évaluer le rôle de l'hydraulique racine système, la contribution des propriétés hydrauliques fines racines à des différences connues entre les rhizomes n'a pas été profondément étudiée. Ceci est surprenant étant donné que l'absorption d'eau radiale à travers radicelles constitue une part importante de la résistance totale et est connu pour limiter l'absorption d'eau dans le système radiculaire (Frensch et Steudle, 1989 Steudle, 2001 Steudle et Meshcheryakov, 1996). absorption radiale de l'eau dans les racines fines se produit par l'intermédiaire du apoplastique (débit dans les parois cellulaires) et la cellule à cellule (voie de CC, l'efficacité du transport de cette voie est considérée comme étant affectée par l'activité, la densité et l'emplacement des aquaporines (c. canaux spécifiques eau protéiques intégrés dans les membranes cellulaires) (par exemple Knipfer et Fricke, 2010). Beaucoup de travail au cours de la dernière décennie et demie a démontré le rôle des aquaporines dans affecter les propriétés des racines hydrauliques (Javot et Maurel, 2002), mais peu de travail a tenté de déterminer si les différences inhérentes à l'activité des aquaporines contribuent à des différences de résistance au stress et le potentiel de la vigueur chez les porte-greffes pour les espèces de cultures pérennes. des études récentes utilisant des outils moléculaires ont démontré l'importance des aquaporines pour planter la vigueur et de l'eau relations d'espèces herbacées. pour le tabac transgénique culture sous des conditions favorables, la surexpression constitutive de Arabidopsis A PIP1b ont augmenté le taux de transpiration et la vigueur des plantes (Aharon et al. . 2003), tandis que la suppression antisens du tabac Nt AQP1 entraîné une baisse racine conductance hydraulique, mais avait des effets négligeables sur la transpiration (Siefritz et al.. 2002). Plus récemment Sade et al. (2010) ont démontré que constitutivement surexprimant Nt AQP1 chez Arabidopsis et plants de tomates peut améliorer la transpiration, la photosynthèse, et tirer les taux de croissance dans des conditions de croissance favorables. Lovisolo et al. (2007) ont réalisé l'une des seules études pour évaluer les liens entre expression et rhizome effets du gène aquaporines dans les plantes ligneuses pérennes et trouvé une corrélation positive entre l'expression des aquaporines et conductance hydraulique spécifique de racine (ie par gramme de poids sec de la racine), qui était en fait plus élevé en olive nanisme rhizomes. Cependant, la racine du système entier conductance hydraulique était plus grande dans les plantes de haute la vigueur due à une plus grande biomasse racinaire (Lovisolo et al.. 2007). Ce même groupe de recherche a découvert l'activité des aquaporines différentielle, mesurée par l'inhibition mercurial, dans des conditions de sécheresse pour les porte-greffes de vigne provenant de diverses espèces Vitis filiation (Lovisolo et al.. 2008). Étant donné le lien entre les aquaporines et racines conductance hydraulique, et que les aquaporines répondent à un grand nombre des facteurs utilisés pour différencier les porte-greffes (ie déficit en eau, le sel, l'anoxie), cette étude a porté sur leur rôle dans l'établissement de différences entre disponibles dans le commerce rhizomes Vitis sous favorable ( à-dire non contrainte) les conditions de croissance. Les différences inhérentes à l'expression du gène aquaporines (protéines intrinsèques ie plasma membrane, PIP), des racines fines conductivité hydraulique (Lp r), et la contribution des aquaporines à Lp r entre ces porte-greffes ont été caractérisés et les données avec des différences dans la racine et de tirer la biomasse et scion transpiration ont été appariés. Matériaux et méthodes matériel des plantes et des conditions de croissance à racines nues, les vignes de banc greffé ont été obtenus à partir de pépinières commerciales en Californie et utilisées dans toutes les expériences à effet de serre. A vinifera cv commun Vitis. Cabernet Sauvignon scion a été greffé sur les porte-greffes suivants: 110R, 140R, 1103P, 5BB, SO4, 101-14Mgt et 420A. Ces porte-greffes ont été choisis en fonction de leur usage commun dans les vignobles commerciaux, leur faisant varier les espèces de parenté, et leur vigueur différentiel et tolérance au stress abiotique. Les porte-greffes 110R, 140R et 1103P (tous avec Vitis berlandieri cz (1983) a été validée récemment par un essai de rhizome pluriannuel et multisite en Californie (voir les données brièvement résumées dans la section des résultats ci-dessous), et sert de base pour les classifications de la chiffres et tout au long du manuscrit. Vines ont été acquis en tant que matériau de dormance et stockés sur des copeaux de bois à environ 7 C jusqu'à utilisation dans les expériences. Avant la plantation, toutes les plantes ont été rincées avec de l'eau du robinet, lavé dans une solution d'hypochlorite 10 de sodium, et rE - rincés dans une succession de bains d'eau. Tous les bourgeons ont été retirés de la tige. les tiges ont ensuite été plongé dans une cuve à basse température de la cire fondue pendant environ 2 secondes et refroidi dans un bain de glace pour régler la cire. on a pris soin d'éviter la cire de pénétrer dans les racines. Vines ont été en pot soit dans le sol ou un système de culture hydroponique (voir ci-dessous) dans les 24h de lavage / fartage et ont été cultivés dans une serre. Grapevines ont été cultivées soit hydroponique dans le sol, fritte argile, ou continue re-circulation système goutte à goutte (RDS) modélisé après Wheatley et al. (2009). Pour hydroponique, dix systèmes RDS ont été utilisés, chaque système composé de huit pots (2,83 l chacun). vignes cirés ont été plantés en treepots (TPOT1, Stuewe and Sons, Tangent, OR, USA), et les pots ont été remplis de légers argile expansée cailloux agrégés (General Hydroponics, Sebastopol, CA, USA). Des trous dans le fond des treepots permis un drainage adéquat de solution hydroponique. Les treepots ont été distribués de manière uniforme dans un bassin couvert par un morceau carré (0,34 m 2) d'isolation de polyisocyanurate (R-Matte plus 3- épaisseur 1.9cm, Rmax, Dallas, TX, USA) percé de huit trous carrés pour tenir les treepots. Un trou de drainage au fond de chaque bassin a été équipé d'une sortie de bain de fer barbelé montage (National Wholesale Garden, Vancouver, WA, USA) à laquelle une ligne de drain de tube noir souple a été fixé. Le tube vidé dans un réservoir en plastique de 113 l (Newell Rubbermaid, Sandy Springs, GA, USA) rempli de HoaglandM NaFeDTPA modifié. Le pH a été ajusté à environ 5,8 à l'aide de H 3 PO 4 et KOH. Solution dans chaque réservoir a été changé dans tous les systèmes RDS selon les besoins en fonction de pertes totales de volume due à la transpiration et l'évaporation. Afin de minimiser les pertes par évaporation de chaque RDS et de réduire la croissance des algues, une feuille d'aluminium robuste a été utilisé pour couvrir les réservoirs et les treepots. Pour le sol et d'argile fritte, quatre des porte-greffes décrits ci-dessus (420A, 101-14Mgt, 1103P et 110R) ont été greffés avec un scion commun (décrit ci-dessus) et cultivées soit dans un mélange de sol UC modifié (tourbe / sable / séquoia compost 1: 1: 1, avec 2,44 kg m 2 chaux dolomitique) ou d'argile fritte en 4,3 l pots sous serre similaires. Ces vignes ont été irrigués régulièrement et fécondés hebdomadaire. Vignes de cette configuration expérimentale ont également été utilisées pour évaluer la croissance végétative de rhizome en termes de surface foliaire et la biomasse des racines et ont été comparés aux résultats des essais récents champ de porte-greffes réalisées sur plusieurs années sur plusieurs sites à travers raisin régions de la Californie en croissance. Racine Racine échantillonnage d'échantillonnage a eu lieu 10 heures 00-10:30 et des échantillons ont été retournés au laboratoire dans les 20min de la récolte. Les vignes ont été soigneusement retirés des pots, des milieux de culture a été soigneusement lavé à partir des racines, et des lames de rasoir élagage ont été utilisés pour couper les racines fines en bonne santé à partir de la masse racinaire sous l'eau. Toutes les parties du système racinaire échantillonnée pour Lp r inclus un bout de racine intacte assurant une mesure de la contribution radiale Lp r. Les racines ont été transférés dans le laboratoire de la solution nutritive et les expériences ont été effectuées immédiatement. Un sous-échantillon de racines fines pour l'expression des gènes analyses ont été placés dans des flacons cryogéniques de 5,0 ml et immédiatement congelé en utilisant N2 liquide. Les échantillons congelés ont été emmenés au laboratoire dans un dewar de transport et stockées dans un C pour les mesures de la biomasse. Pour pointe de la racine et la racine matures analyses racines ont d'abord été disséqués et puis immédiatement congelés en utilisant l'azote liquide 2 tel que décrit ci-dessus. La section de pointe de la racine est composée de la première 2cm de la pointe de la racine alors que des parties de racines matures ont été constitués de sections de racines 1020cm proximale de la pointe à partir de laquelle ont été retirées toutes les racines latérales. Des analyses d'expression de l'expression génique de gènes aquaporines ont été effectuées selon la Choat et al. (2009). En bref, l'ARN total a été extrait, traité avec de la DNase, et une transcription inverse en suivant les procédés décrits par Castellarin et al. (2007). PCR quantitative en temps réel a été réalisée dans un PRISM 7700 détecteur de séquence ABI (Applied Biosystems). Chaque réaction (20 Gambetta et al.. 2010). les séquences de paires d'amorces pour les isogènes Vv Vv PIP et Ubiquitin1 peuvent être trouvés dans le Tableau complémentaire S1 (disponible en ligne JXB) et toutes les paires d'amorces ont été validés par isolement et le séquençage des produits de PCR afin de confirmer l'identité. l'expression du gène Aquaporin a été quantifiée dans les racines fines à travers les porte-greffes par rapport à Vv Ubiquitin1. qui a fourni une référence stable et lorsque l'expression a été absolument quantifiée son CV était de 3,6. Au cours des études impliquant des Vitis. il y a confusion lors de l'intégration génomique et d'ADNc pour un certain nombre de Vv PIP isogènes ce qui rend difficile à résoudre si plusieurs ADNc très étroitement liés représentent des variants alléliques, véritables isogènes, ou peut-être le même gène (dans le cas des ADNc partiels). Cela est dû au niveau élevé de conservation entre les PIP au niveau de l'ADN (Shelden et al.. 2009) et le niveau élevé d'hétérozygotie présent parmi V. cultivars vinifera (Myles et al.. 2011). Pour tenir compte de ces questions, toutes les séquences de gènes Vv PIP disponibles (Shelden et al.. 2009) ont été regroupées (données non publiées) et des paires d'amorces ont été conçues pour amplifier toutes les séquences de gènes liés au sein d'un groupe donné de isogène / variants alléliques très étroitement liés par la conception de séquences d'amorce à travers les régions d'homologie parfaite. Ceci est particulièrement important en ce qui concerne PIP1-2 et PIP1-4 qui sont 98 identiques au niveau de l'ADN, et PIP1-3 et PIP1-5 qui sont 96 identiques au niveau de l'ADN (Shelden et al.. 2009). Par conséquent, cette étude a rapporté des niveaux d'expression comme PIP1-2: 1-4 et Vv PIP1-3: 1-5 pour ces isogènes putatifs / variantes alléliques. Fine-root Lp r de conductivité hydraulique (Lp r) a été mesurée dans les racines fines en utilisant deux méthodes différentes en fonction de la force motrice utilisée. Pour les expériences en utilisant un gradient de pression hydrostatique, un procédé de ménisque de suivi similaire à celui décrit par Choat et al. (2009) a été utilisé avec des modifications à l'appareil sur la base de différences de faisabilité en appliquant une pression à l'amende par rapport à racines baies (complémentaire Fig. S1). , racines fines non ramifiées santé (pourboire compris) ont été excisées sous l'eau (en utilisant une lame de rasoir fraîche). Les racines fines ont été introduits dans le cylindre d'un raccord dur, luer plastique (polypropylène 3.2mm série 200, Value Plastics, Fort Collins, CO, USA) telle que la 3mm supérieure du segment (ie l'extrémité aval du segment) a été laissé exposée au-dessus du raccord. La racine a été scellée dans le raccord à l'aide non-toxiques, polymères d'empreinte dentaire (Pentron Clinical Technologies, LLC, Wallingford, CT, USA) pour empêcher la compression du tissu luer (similaire aux détails décrits dans McElrone et al.. 2007). Joints d'étanchéité ont été testées pour chaque échantillon, avant de prendre des mesures. Les échantillons ont ensuite été connectés à des connecteurs luer supplémentaires attachés à des tubes en plastique alimenté à travers le couvercle d'une chambre de pression (Soil Moisture Equipment Corp, Santa Barbara, CA, USA) et immergé dans diH 2 O dans la chambre de pression. Le tube en saillie du couvercle a été relié à une union réduisant Swagelok qui a également tenu un microcapillaire (i. d. 20 0,001). Racine de surface a été déterminée à partir de la biomasse des racines en fonction de cette relation. Des exemples de osmotique (A) et (B) hydrostatiques relations pressureflow: des exemples typiques à travers une gamme de pressions à la fois pour le contrôle (cercles pleins) et 0,6mM H 2 O 2 traitées (cercles ouverts) 110R racines. Pour les expériences en utilisant un gradient de pression osmotique, les racines fines non ramifiées en bonne santé (pourboire compris) ont été excisées sous l'eau (en utilisant une lame de rasoir frais) et collés dans une relation de 500 flux à travers au moins quatre pressions osmotiques différentes (par exemple Fig. 5). l'inhibition aquaporines a ensuite été réalisée immédiatement sur la même racine comme décrit ci-dessus. Porte-greffes et d'inhibition des aquaporines effets sur l'ensemble du vigne Pour la transpiration mesurer les effets de rhizome sur la transpiration toute-vigne, vignes avec un scion Cabernet Sauvignon commun ont été greffés sur les quatre porte-greffes décrits ci-dessus. Ces vignes ont été cultivées dans des pots de 4,3 l dans des conditions de serre, arrosées à saturation une fois par jour, fertilisées avec quart de force modifiée solution hebdomadaire Hoaglands. Les vignes ont été arrosées à saturation au début de chaque jour soit diH 2 O ou 2 O 2 35MM H, a permis de drainer, et scellés dans des sacs en plastique jusqu'à la base de la tige. Chaque, plante en pot sac a été pesé chaque 2h sur une échelle de laboratoire (EA150CE-1, Sartorius, Goettingen, Allemagne). Sacs ont été retirés après la pesée finale de la journée à 20 heures et toutes les vignes ont été arrosées avec diH 2 O. Ce protocole a été répété pendant plusieurs jours, et l'utilisation de l'eau de midi pour chaque rhizome a été déterminée à partir de ces données. A la fin de l'expérience, la surface foliaire a été déterminée pour chaque pied de vigne à l'aide d'un mètre de la surface foliaire LI-3000C (Licor Biosciences, Lincoln, NE, USA), et les taux de l'ensemble de la vigne midi de transpiration ont été calculés sur une base de surface foliaire. Analyse statistique Toutes les analyses statistiques ont été effectuées en utilisant le logiciel SAS (SAS Institute, http://www. sas. com). ANOVA ont été effectuées à la fois par rhizome et de traitement (contrôle et inhibé) et Tukeys HSD a été utilisé pour des moyens de séparation lorsque les résultats ANOVA étaient significatifs. Résultats des effets de porte-greffes sur la croissance de la vigne Dans les conditions expérimentales de cette étude, les paramètres de croissance de la vigne étaient conformes aux notes de vigueur couramment utilisés pour les porte-greffes d'étude (tableau 1). région et / ou profondes feuilles biomasse étaient significativement plus élevés dans les rhizomes haute vigor (1103P et 110R) par rapport à ceux des rhizomes qui sont généralement considérés comme faibles à modérées vigueur (420A et 101-14Mgt) (P 0,05) (JA Wolpert , communication personnelle). Il y avait aussi très peu de différences entre les rhizomes dans une vigueur Note donnée (par exemple 110R vs 1103P) dans ces essais sur le terrain. zone racine et feuilles poids des porte-greffes de vigne testés dans cette étude. Valeur moyenne sont 0,05). l'expression du gène Aquaporin Dans des conditions de croissance favorables, l'expression de plusieurs gènes aquaporines variaient considérablement entre les rhizomes et certains étaient plus pour les porte-greffes plus-Vigor quel que soit le milieu de culture (Fig. 1 et and2B). 2B). Vv PIP2-3 suivi cette même tendance générale à une augmentation de l'expression dans rhizomes supérieur de vigueur lorsque les plantes ont été cultivées en hydroponie (Fig. 2B), mais dans le sol Vv PIP2-3 avait toujours l'expression la plus faible de tous les isogènes (Fig. 1B). Vv PIP2-4 a été variablement exprimé dans tous les porte-greffes, mais a été détectée dans le bas-vigor rhizome 420A (Fig. 1B). Individuel (greyscale) expression relative (par rapport à Vv Ubiquitin1) pour Vv PIP1 (A) et Vv PIP2 (B) Les familles de gènes dans diverses rhizomes cultivées dans un milieu de terrain. Bars représentent la moyenne SE et des lettres différentes indiquent des différences significatives entre les deux. Individuel (niveaux de gris) d'expression relative pour le (A) Vv PIP1 et (B) des familles de gènes Vv PIP2 pour divers porte-greffes de vigne cultivés dans un système hydroponique goutte à goutte re-circulation. En raison du manque de tissu échantillon suffisant au moment de l'analyse de répétition de l'échantillon,. conseils de racines (de 2cm apical de l'amende root) ont généralement des niveaux plus élevés d'expression Vv PIP que les racines matures (1020cm retour de la pointe), et cette tendance est encore plus dramatique dans 110R par rapport à 420A (c.-à-conseils sont plus différents que les racines matures pour 110R, alors que l'expression était beaucoup plus uniforme sur la longueur de la racine 420A) (fig. 3). Fait intéressant, il y avait peu de différences significatives entre les rhizomes dans la zone des racines matures, ce qui suggère que toute la physiologie de aquaporin différentiel entre rhizomes serait réalisée presque exclusivement dans la pointe de la racine. Même si l'expression aquaporin était dominante dans la pointe de la racine, ce qui représente une petite partie de la racine zone d'absorption totale, aquaporines encore contribué de manière significative à la r Lp des racines fines (voir les résultats ci-dessous). Individual expression Vv PIP isogène dans les pointes des racines (A) et les racines matures (B) de 420A (noir) et 110R (blanc). Bars représentent la moyenne. Racine Lp r commande hydrostatique des racines fines Lp r a été mesurée sur quatre rhizomes de vigueur variable (Fig. 4). Lp moyenne r Hyd des racines fines était d'environ 60 plus en rhizomes haute de vigueur, bien que les différences ne sont pas significatives (P et2 2). conductivité hydraulique hydrostatiques racines fines (Lp r Hyd) à travers les porte-greffes. Bars représentent la moyenne native des racines fines Lp r Hyd et les lignes pointillées représentent des racines fines Lp r Hyd après inhibition. La réduction en pourcentage de racines fines Lp r causée par l'inhibition. En raison de leurs habitudes toujours divergentes de l'expression des gènes Vv PIP, rhizomes 420A et 110R ont été utilisés dans des expériences de suivi pour évaluer la contribution des aquaporines à fine racine Lp r sous la fois osmotique (Lp r Osm) et hydrostatique (Lp r Hyd) des gradients de pression (Fig. 5 et et6). 6). Lp r Hyd était supérieure à Lp r Osm pour les deux porte-greffes, mais la différence était seulement 2 fois plus pour 420A, alors qu'il était de 5 fois supérieure pour 110R (Fig. 6B comparer les régions ombragées à plein bar). Les deux Lp r Osm et Lp r Hyd étaient plus faibles dans le bas-vigor rhizome 420A, mais les différences ne sont pas significativement différentes (P 0,05). La diminution de la Lp r Osm et Lp r Hyd due à l'inhibition des aquaporines a été équivalente dans chaque rhizome (à savoir la diminution a été similaire indépendamment du fait que l'écoulement a été conduit osmotique ou hydrostatique), mais 110R racines présentaient une réduction significativement plus importante (9 à 420A (P 0,02) dans les deux conditions (Fig. 6). fine-root conductivité hydraulique (Lp r) de 420A et 110R rhizomes pour osmotique (A) ou hydrostatiques (B) des gradients de pression produites. les barres représentent moyenne racines fines native Lp r (ie lignes désinhibée) et pointillées représentent des racines fines Lp r après chimique. relations plante entière utilisation de l'eau entier vigne était positivement corrélée avec rhizome vigueur 110R avaient significativement plus de transpiration par unité de surface foliaire que 420A (Fig. 7). Aucun effet significatif de aquaporin inhibition chimique sur la transpiration a été trouvé pour l'un des porte-greffes, mais les différences entre les porte-greffes a disparu lorsque les racines ont été traités avec le Midi pour les vignes entières transpiration greffés sur chacun des quatre porte-greffes inhibiteur.. La surface des feuilles a été déterminée pour chaque pied de vigne à la fin de l'expérience et utilisé pour des mesures d'échelle par unité de surface foliaire. Les données représentent la moyenne SE et des lettres différentes. Afin de relier les différences de racines fines Lp r à la canopée demande en eau, cette étude a calculé les corrélations entre plusieurs paramètres. Fine-root Lp r est positivement corrélé avec la surface foliaire et toute-vigne transpiration, respectivement (Fig. 8). Fine-root Lp r a augmenté de 60 en moyenne pour les porte-greffes de haute la vigueur par rapport à leurs homologues faible vigueur (Fig. 8A). Les relations de racines fines Lp r Hyd avec la surface foliaire (A) et l'utilisation de l'eau de la plante entière (B) à travers les quatre porte-greffes. rhizomes Discussion Le Vitis avec différents classifications de vigueur étudiées ici présentent significativement différents modes d'expression Vv PIP dans des conditions favorables dans une variété de milieux de croissance expression Vv PIP était constamment supérieure à rhizomes haute la vigueur. De même, des racines fines Lp r et de la contribution des aquaporines à Lp r déterminé en vertu de deux osmotique (Lp r Osm) et hydrostatique (Lp r Hyd) des gradients de pression étaient toujours plus grande dans rhizomes-grande vigueur. la transpiration et la surface foliaire totale feuille spécifique zone-augmenté avec rhizome vigueur et ont été positivement corrélée avec des racines fines Lp r. Ces résultats suggèrent que les différences entre les rhizomes résulte en partie des différences de Lp racines fines individuelle r (influencée par l'expression du gène Vv PIP et l'activité). expression variable aquaporin et l'activité dans les porte-greffes Depuis le C Martre et al. . 2002). Ces études et les résultats présentés ici suggèrent que l'expression des aquaporines variés peuvent être impliqués dans la modification du potentiel du scion de croissance autrement que ou en plus de modifier directement la conductance hydraulique uniforme dans tout le système racinaire. Dans cette étude, la réduction de la Lp r en raison de aquaporines inhibition a été corrélée avec l'expression Vv PIP et varié parmi les porte-greffes, allant d'un peu 4 à 420A à 40 en 1103P. Cette gamme suggère que, en général la voie apoplastique domine le transport radial dans les racines fines de la vigne dans des conditions favorables. L'ampleur de la contribution des aquaporines Lp r est très variable entre les espèces, allant de 20 Postaire et al. . 2010). Même si il y avait des différences constantes dans l'expression des gènes Vv PIP en vrac les tissus des racines fines parmi les porte-greffes, les modèles localisés d'expression et varier la perméabilité dans les types de tissus et de cellules différentes jouent probablement un rôle important dans la régulation de l'absorption d'eau (par exemple Knipfer et al. . 2011). De grandes différences de Vv expression PIP ont été trouvés le long de la longueur de la racine avec une plus grande expression dans des conseils de racine. Cette constatation est conforme aux études précédentes qui ont déclaré ARNm et / ou taux de protéine de pointe de PIPs dans les pointes des racines de tabac, la vigne et de l'orge, respectivement (Otto et Kaldenhoff 2000 Vandeleur et al.. 2009 Knipfer et al.. 2011). En dépit de la littérature historique démontrant que unsuberized conseils bien-racines constituent une faible proportion du système racinaire totale et que l'absorption d'eau importante peut se produire dans des parties plus anciennes subérisées des racines (Kramer et Bullock 1966 Chung et Kramer, 1975 Macfall et al.. 1990), études contemporaines impliquent souvent que l'absorption de l'eau ne se produit que lorsque des conseils bien-racines prolifèrent. En fait, la reine (1967) a mesuré la perméabilité relative des différentes parties de Concord systèmes vigne racine et a constaté que l'extrémité terminale de la racine (8cm) était 65545 fois moins perméable à l'eau que toute autre partie des racines de la saison en cours (mesuré incrémentielle à 20cm en arrière à partir de la pointe de la racine et inclus partiellement subérisés tissu). Les racines de la saison en cours ont également été seulement 5 fois plus perméable que les racines fortement subérisées de saisons de croissance précédentes (Queen, 1967). Compte tenu du potentiel d'absorption d'eau importante dans les parties plus anciennes de racines de la vigne, on pouvait s'y attendre expression PIP cohérente le long de la longueur des racines si aquaporines jouaient un rôle constant dans augmentation de la perméabilité des racines. expression PIP supérieur et de l'activité dans les pointes des racines des plantes ligneuses peuvent effectivement jouer un rôle analogue à tendances observées dans les racines de l'orge, une espèce herbacée (par exemple Knipfer et al.. 2011). Au lieu de modifier la perméabilité plus grande partie du système racinaire, l'expression aquaporin pic dans la différenciation et l'allongement des zones de la pointe de la racine peut jouer un rôle important en influençant le taux de croissance et de l'architecture d'un nouveau tissu de racine. Ceci est cohérent avec l'hypothèse selon laquelle la prédominance de l'aquaporine localisation dans les tissus vasculaires et des tissus en particulier du phloème, suggère un rôle dans la source Fraysse et al. . 2005). l'expression concentrée des aquaporines dans la pointe de la racine pourrait également permettre le tissu avancer pour mieux gérer sens et l'évolution des conditions spatiales et temporelles du sol (Eapen et al.. 2005). Dans cette étude, l'expression de plusieurs isogènes Vv PIP2 était significativement plus élevée dans rhizomes haute la vigueur par rapport à la faible vigueur rhizome 420A. Cependant, il existe un chevauchement dans les profils d'expression entre les rhizomes haute vigueur et 101-14, un rhizome faible vigueur. Plusieurs études portant sur d'autres espèces végétales ont montré que l'expression de PIP2 isoformes entraîne une plus grande perméabilité à l'eau de la membrane dans des ovocytes de Xenopus par rapport aux isoformes de PIP1, qui sont souvent hydrauliquement inactif / non fonctionnel (Yamada et al.. 1995 Chaumont et al.. 2000 Dordas et al.. 2000 Vandeleur et al.. 2009). Cependant, la co-expression de certains PIP1 et PIP2 isoformes peut augmenter la perméabilité membranaire hydraulique au-dessus des niveaux mesurés à l'expression de ces seuls gènes (Fetter et al.. 2004 Alleva et al.. 2010) un modèle similaire a été trouvé pour Vv PIP s de (Vandeleur vignes et al.. 2009). Par conséquent, l'étude suggère que les différences dans Vv PIP1 expression pourraient jouer un rôle important dans le contrôle de la perméabilité hydraulique à travers les interactions Vv PIP1 - Vv PIP2 comme suggéré par Vandeleur et al. (2009). détails à échelle de Vv PIP corégulation peuvent jouer un rôle fonctionnel plus grand dans des conditions de déficit hydrique lorsque la contribution de la voie de CC radial de transport augmente en raison de la formation de barrières apoplastiques (Vandeleur et al.. 2009). D'autres travaux sont nécessaires dans ce domaine afin de déterminer le rôle interactif des PIP Vv dans le contrôle des relations d'eau cellulaire, en particulier dans l'extrémité des racines dans des conditions variables. Cette étude a révélé que la Lp r Hyd était beaucoup plus grande que Lp r Osm pour les deux bas-420A vigueur et de haute vigueur 110R rhizomes. Cette constatation est conforme aux attentes fondées sur les voies parallèles du modèle de transport composite (Steudle, 2001), où le apoplast a une résistance plus faible et serait prédominer dans des conditions d'écoulement élevées de conduite par la transpiration. Cependant, Lp r Hyd et Lp r Osm pour un rhizome donné présentait des réductions similaires à écoulement sous aquaporin inhibition - ce qui implique, il est encore important flux à travers la voie de CC à travers les endoderme (Knipfer et Fricke, 2010). Dans les racines fines, y compris les deux parties croissantes et différenciées racines, le contexte anatomique est encore compliquée puisque les parties profondes de croissance manquent souvent une bande de Caspari développé ou d'autres barrières apoplastiques. Vigueur et la racine conductance hydraulique Pour plusieurs espèces de cultures pérennes, modifié scion la vigueur a été liée à des différences dans les paramètres hydrauliques du système racinaire. La capacité hydraulique d'un système racinaire à fournir de l'eau pour le greffon peut être provoquée par l'augmentation de Lp r (par racine de surface ou par la biomasse), et / ou root-system-ensemble surface. Lovisolo et al. (2007) ont montré que la racine système entier inférieur conductance hydraulique d'olive nanisme rhizomes résulte principalement d'une diminution de la biomasse des racines système. Low conductance hydraulique root-system-ensemble trouvé dans rhizomes faible vigueur de pêche a été associée à moins de surface des racines fines quantifiée en longueur par unité de poids sec racine (Solari et al.. 2006). Dans une étude récente de la résistance à la sécheresse, Alsina et al. (2011) ont constaté que les vignes greffées sur 1103P rhizome (grande vigueur) présentaient une plus grande racine du système entier conductance hydraulique par rapport à 101-14 (faible vigueur) résultant de la croissance continue à une plus grande profondeur au cours des mois d'été plus chaudes et sèches. Plusieurs études suggèrent que la racine du système entier conductance hydraulique est positivement corrélée avec la vigueur (Nardini et al.. 2006 Solari et al.. 2006 Clearwater et al.. 2004 Lovisolo et al.. 2007), mais la corrélation des racines fines Lp r (par root surface ou par la biomasse) apparaît beaucoup plus variable. Dans l'étude actuelle, surface de la racine spécifique à la zone Lp r est positivement corrélé avec la surface foliaire et la demande en eau de la canopée, un schéma similaire à celles mises en évidence dans les racines fines profondes accessibles via des grottes (McElrone et al.. 2007) et dans la pomme en utilisant hydraulique racine conductance par unité de longueur (Atkinson et al.. 2003). Cependant, Clearwater et al. (2004) ont trouvé une corrélation positive entre la racine du système entier conductance et de la vigueur hydraulique malgré racine conductance hydraulique par quantité de surface foliaire étant la plus grande dans les porte-greffes faible vigueur. L'analyse actuelle des résultats présentés dans Solari et al.