干ばつ耐性のブドウ品種の違いの根底にある葉水利形質の順序としきい値

The sequence and thresholds of leaf hydraulic traits underlying grapevine varietal differences in drought tolerance.

• Silvina Dayer
• José Carlos Herrera
• Zhanwu Dai
• Régis Burlett
• Laurent J Lamarque
• Sylvain Delzon
• Giovanni Bortolami
• Hervé Cochard
• Gregory A Gambetta

抄録

農業を気候変動に適応させるためには、耐干ばつ性のある作物の選択と育種が必要である。本研究の目的は、グルナッシュ、シラー、セミヨンという対照的な水使用行動をとる 3 つのブドウ品種について、主要な干ばつ耐性形質を特定し、それらの水ポテンシャルのしきい値の順序を決定することであった。栽培品種間の水使用量の違いを定量化し、これを他の葉レベルの形質（例：葉の圧損点、π"Zs_200A"TLP）、葉のエンボリズムに対する脆弱性（P50）、水理安全性マージン（HSM P50）の決定と組み合わせた。セミヨンは最大蒸散量（Emax）が最も高く、キャノピーの気孔コンダクタンス（Gc）の蒸気圧欠損（VPD）に対する感度が最も低いことを示し、シラーとグルナッシュがそれに続いた。Emax の増加は、ストマタが閉じる負の水位（Pgs90）、π"Zs_200A"TLP、および P50 と相関しており、水使用量の増加は、より負の水位でのガス交換を可能にする水理特性と関連していることを示唆している。それにもかかわらず，すべての品種は葉のエンボリズム形成前にストマタを閉じていた。モデリング・シミュレーションの結果、グルナッシュは HSM が狭いにもかかわらず、保守的に水を使用しているため、水理障害のしきい値に達するまでに時間がかかることが示された。この研究は，葉の水利特性の関係が複雑で相互作用的であることを示しており，干ばつ耐性を特徴づけるためには複数の形質を統合することが重要であることを強調している。

Adapting agriculture to climate change is driving the need for the selection and breeding of drought-tolerant crops. The aim of this study was to identify key drought tolerance traits and determine the sequence of their water potential thresholds across three grapevine cultivars with contrasting water use behaviors, Grenache, Syrah, and Semillon. We quantified differences in water use between cultivars and combined this with the determination of other leaf-level traits (e.g. leaf turgor loss point, π TLP), leaf vulnerability to embolism (P50), and the hydraulic safety margin (HSM P50). Semillon exhibited the highest maximum transpiration (Emax), and lowest sensitivity of canopy stomatal conductance (Gc) to vapor pressure deficit (VPD), followed by Syrah and Grenache. Increasing Emax was correlated with more negative water potential at which stomata close (Pgs90), π TLP, and P50, suggesting that increasing water use is associated with hydraulic traits allowing gas exchange under more negative water potentials. Nevertheless, all the cultivars closed their stomata prior to leaf embolism formation. Modeling simulations demonstrated that despite a narrower HSM, Grenache takes longer to reach thresholds of hydraulic failure due to its conservative water use. This study demonstrates that the relationships between leaf hydraulic traits are complex and interactive, stressing the importance of integrating multiple traits in characterizing drought tolerance.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Experimental Biology.