Evaluation of genetic variability on intraconal water use efficiency in tempranillo CV

Abstract

[spa] La viticultura es cultivo de alto valor económico propio de zonas áridas y semiáridas, motivo por el cual es especialmente vulnerable a la escasez hídrica. Para mejorar la sostenibilidad del viñedo, una posibilidad es sustituir el material vegetal por otro con una mayor eficiencia en el uso del agua (EUA). Sin embargo, la sustitución de unas variedades por otras encuentra una alta resistencia debido a las particularidades del mercado del vino, por lo que en la presenta Tesis se propone el uso de la variabilidad intravarietal, en este caso aplicado al cultivar Tempranillo. De esta forma, se propone la evaluación de diferentes líneas clonales de Tempranillo recogidas en diferentes campos experimentales de La Rioja (España) y Navarra (España). En condiciones de campo se midieron los genotipos para determinar su estatus hídrico (h y gs) y la eficiencia del uso del agua estimada en hoja (EUAi). Las medidas obtenidas en diferentes campañas y momentos del año permitieron realizar una evaluación precisa de los genotipos estudiados. Paralelamente, se trabajó con una selección de los genotipos evaluados en campo, sembrados en macetas, en elcampo experimental de la UIB, con el fin de evaluar su comportamiento en condiciones ambientales homogéneas. Las macetas permitieron tener un mayor control del estatus hídrico de las plantas y una intensificación de las medidas, que incluyeron parámetros de planta entera como la producción de biomasa y el consumo total de agua. Los resultados muestran como es posible realizar una selección clonal por EUA, hayandose diferencias de un 20% entre los genotipos más y menos eficientes. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la fuerte variabilidad ambiental requiere de medidas repetidas entre años, con series temporales largas. En líneas generales, los resultados obtenidos en campo y maceta no muestran una coherencia clara, sin embargo, hay ciertos genotipos que muestran alta y baja eficiencia en ambas condiciones. Por último, la evaluación en maceta permitió un estudio más detallado de los mecanismos fisiológicos que determinan una elevada EUAi. En este caso, una baja tasa de respiración y una alta conductancia del mesófilo fueron los dos mecanismos identificados que suponieron una ventaja en la EUA de dos de los genotipos seleccionados. Como conclusión, los resultados obtenidos en la presente tesis aconsejan la elaboración de programas de selección intravarietal como una potente herramienta para mejorar la sostenibilidad del viñedo.

[eng] Viticulture is a crop with a high economic value, typical of arid and semi-arid zones, which is why it is especially vulnerable to water scarcity. To improve the sustainability of the vineyard, one possibility is to replace the plant material with another with greater wáter use efficiency (WUE). However, the substitution of some varieties for others finds a high resistance due to the peculiarities of the wine market, so in this Thesis the use of intracultivar variability is proposed, in this case applied to the Tempranillo cultivar. In this way, the evaluation of different Tempranillo clones collected in different experimental fields of La Rioja (Spain) and Navarra (Spain) is proposed. Thus, under field conditions, the genotypes were measured to determine their water status (w and gs) and the estimated leaf water use efficiency (WUEi). The measurements obtained in different campaigns and times of the year allowed a precise assessment of the genotypes studied. At the same time, a selection of genotypes evaluated in the field were planted in the experimental field of the UIB, in pots, to evaluate their behavior under homogeneous environmental conditions. The pots allowed greater control over the water estatus an intensification of the measurements, which included parameters of the whole plant such as biomass production and total water consumption. The results show how it is possible to carry out a clonal selection by WUE, with a 20% difference between the most and least efficient genotypes. However, it must be taken into account that the strong environmental variability requires repeated measurements over the years, with long time series. In general, the results obtained in the field and pot do not show a clear consistency, however, there are certain genotypes that show high and low efficiency in both conditions. Finally, the evaluation in pots allowed a more detailed study of the physiological mechanisms that determine a high WUEi. In this case, low respiration rate and high mesophyll conductance were the two identified mechanisms that allows a high WUE. In conclusion, the results obtained in this thesis suggest that intracultivar selection programs could be a powerful tool to improve the vineyard sustainability.

[eng] La viticultura és cultiu d'alt valor econòmic propi de zones àrides i semiàrides, motiu pel qual és especialment vulnerable a l'escassetat hídrica. Per a millorar la sostenibilitat de la vinya, una possibilitat és substituir el material vegetal per un altre amb una major eficiència en l'ús de l'aigua (els EUA). No obstant això, la substitució d'unes varietats per unes altres troba una alta resistència a causa de les particularitats del mercat del vi, per la qual cosa en la present Tesis es proposa l'ús de la variabilitat intravarietal, en aquest cas aplicat a la varietat Tempranillo. D'aquesta manera, es proposa l'avaluació de diferents línies clonals Tempranillo recollides en diferents camps experimentals de La Rioja (Espanya) i Navarra (Espanya). En condicions de camp es van mesurar els genotips per a determinar el seu estatus hídric (h i gs) i l'eficiència de l'ús de l'aigua estimada en fulla (EUAi). Les mesures obtingudes en diferents campanyes i moments de l'any van permetre realitzar una avaluació precisa dels genotips estudiats. Paral·lelament, una selecció dels genotips evaluadois en camp es van plantar en el camp experimental de la UIB, en tests, per a avaluar el seu comportament en condicions ambientals homogènies. Els tests van permetre tenir un major control de l'estatus hídric de les plantes i una intensificació de les mesures, que van incloure paràmetres de planta sencera com la producció de biomassa i el consum total d'aigua. Els resultats mostren com és possible realitzar una selecció clonal pels EUA, trobant-se diferències d'un 20% entre els genotips més i menys eficients. No obstant això, cal tenir en compte que la forta variabilitat ambiental requereix de mesures repetides entre anys, amb sèries temporals llargues. En línies generals, els resultats obtinguts en camp i test no mostren una coherència clara, encara que uns certs genotips que mostren alta i baixa eficiència en totes dues condicions. Finalment, l'avaluació en test va permetre un estudi més detallat dels mecanismes fisiològics que determinen una elevada EUAi. En aquest cas, una baixa taxa de respiració i una alta conductància del mesòfil van ser els dos mecanismes identificats que suposaren un avantatge a l'EUA dels genotips seleccionats. Com a conclusió, els resultats obtinguts en la present tesi aconsellen l'elaboració de programes de selecció intravarietal com una potent eina per a millorar la sostenibilitat de la vinya.