Aclimatación fotosintética, producción y calidad de plantas de vid (Vitis vinifera L.) de la variedad Tempranillo Tinto y Blanco, cultivadas en diferentes escenarios de cambio climático
Farklı iklim değişikliği senaryolarında yetiştirilen Tempranillo Tinto ve Blanco çeşitlerine ait asma (Vitis vinifera L.) bitkilerinin fotosentetik aklimatizasyonu, üretimi ve kalitesi
- Tez No: 919853
- Danışmanlar: DR. JUAN JOSE IRIGOYEN IPARREA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Ziraat, Biology, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İspanyolca
- Üniversite: University of Navarra
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Biyolojik Bilimler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bitki Fizyolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 249
Özet
Sanayi öncesi dönemde 280 μmol CO2 mol⁻¹ hava (ppm) olan atmosferik CO2 konsantrasyonu, günümüzde 400 ppm'in üzerine çıkmıştır. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli, atmosferik CO2 konsantrasyonunun artmaya devam edeceğini ve bu yüzyılın sonunda 700 ppm'e ulaşacağını öngörmektedir. Sera etkisi nedeniyle, atmosferdeki CO2 seviyesinin yükselmesi, daha yüksek atmosferik sıcaklıklara yol açmakta ve bu durum, su kıtlığı veya kuraklık dönemleriyle birlikte seyretmektedir. Asma (Vitis vinifera L.), çevresel faktörlere oldukça duyarlı bir bitki türüdür. Kırmızı ve beyaz Tempranillo çeşitlerine ait meyve veren çelikler, Navarra Üniversitesi'nde (Pamplona, İspanya) bulunan sıcaklık gradyanlı seralarda üç yıl üst üste (2013, 2014 ve 2015) yetiştirilmiştir. Bitkiler, yükseltilmiş CO2 (yaklaşık 700 ppm, kontrol grubu: 400 ppm), yüksek sıcaklık (çevre sıcaklığı +4ºC, kontrol grubu: çevre sıcaklığı) ve su açığı (döngüsel kuraklık, kontrol grubu: düzenli sulama) koşullarında büyütülmüştür. Vejetatif büyüme (toplam vejetatif kütle ve yaprak alanı), kuraklık nedeniyle (üç yıl boyunca tutarlı bir şekilde) önemli ölçüde azalmış olup, bu durum daha çok substrattaki su durumunun kötüleşmesiyle ilişkilendirilmiş, yaprak su içeriğindeki azalmadan daha az etkilenmiştir. Her iki çeşitte de yaprak su içeriği azalmasına rağmen, yükseltilmiş CO2, vejetatif büyümeyi üreme büyümesine kıyasla daha fazla teşvik etmiştir. Yükseltilmiş CO2'nin en büyük etkisi, beyaz Tempranillo'da yaprak büyümesi, kırmızı Tempranillo'da ise kök büyümesi şeklinde gözlemlenmiştir. Sıcaklık ile su mevcudiyeti arasında belirgin bir etkileşim bulunmuştur. Ürün verimi, kuraklık nedeniyle önemli ölçüde azalmış olup, yıllara bağlı olarak değişiklik göstermiştir. Özellikle 2015 yılında, ani sıcaklık şokları nedeniyle verim çok düşük seviyelere inmiştir. Sıcaklık şokları sırasında 35ºC'nin üzerindeki yüksek sıcaklıklar, üzüm yanığına ve kahverengileşmeye yol açarak sonunda tanelerin %50'sinin kaybına neden olmuştur. Üzüm kalitesinin iklim değişikliği ile ilişkili faktörlere verdiği yanıt oldukça değişken olup, yıllara göre farklılık göstermiştir. Bununla birlikte, üç yıllık deneme sürecinden bazı genel sonuçlar çıkarılabilmiştir. Simüle edilen iklim değişikliği senaryoları, fenolik olgunlaşmadan (ikincil metabolizma) daha çok teknolojik olgunlaşma parametrelerini (birincil metabolizma) etkilemiştir. Özellikle yüksek sıcaklık ve kuraklık, malik asit miktarındaki azalma nedeniyle şıra pH'ını önemli ve tutarlı bir şekilde artırmıştır. Öte yandan, yükseltilmiş CO2, tartarik asitteki belirgin artışlarla ilişkili olarak pH'ı düşürmüştür. Bu değişimler, şıra kalitesini ve dolayısıyla elde edilen şarabın potansiyel kalitesini etkilemektedir. Yükseltilmiş CO2 konsantrasyonu altında, asmanın fotosentezi artmakta, ancak bu artış sıcaklık ve su mevcudiyeti tarafından şekillendirilmektedir. Bununla birlikte, uzun süre boyunca yüksek CO2'ye maruz kalındığında, asma fotosentezi aşağı yönlü düzenlemekte (down-regulation) ve fotosentetik kapasite azalmaktadır. Asma bitkileri, sıcaklık ve su mevcudiyetinden bağımsız olarak, uzun süre yüksek CO2'ye maruz kaldıklarında fotosentetik aklimatasyona uğramıştır. Fotosentetik kapasitenin azalması, yaprak nişasta birikimi ve yaprak karbon/azot oranındaki artışlar bu durumu desteklemektedir. Fotosentetik aklimatasyon, yaprak nişastası ile iyi bir korelasyon göstermiş, ancak çözünebilir şekerlerle ilişkilendirilmemiştir. Beyaz Tempranillo, yüksek CO2'ye uzun süre maruz kalmaya karşı tepkisini değiştirmiştir. Aynı nişasta birikimi seviyesinde veya aynı kaynak-boyut oranında, beyaz Tempranillo her zaman kırmızı Tempranillo'ya göre daha yüksek fotosentetik aklimatasyon seviyeleri göstermiştir. Veriler, beyaz Tempranillo'daki mutasyonun üzüm renginden farklı lokusları etkilediğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Atmospheric CO2 concentration has increased from preindustrial level of 280 μmol CO2 mol-1 air (ppm) to currently more than 400 ppm. Intergovernmental Panel on Climate Change foresees that atmospheric CO2 concentration will continue increasing to reach at the end of this century 700 ppm. Due to its greenhouse effect, elevated atmospheric CO2 concentration is leading to higher atmospheric temperatures, a phenomenon that is being accompanied by episodes of less water availability or drought periods. Grapevine (Vitis vinifera L.) is a plant species very sensitive to those environmental factors. Fruit-bearing cuttings of red and white Tempranillo were grown under elevated CO2 (around 700 ppm, versus 400), high temperature (ambient temperature + 4ºC, versus ambient) and water deficit (cyclic drought, versus well irrigated) in temperature gradient greenhouses located at the University of Navarra (Pamplona, Spain) for three consecutive growing seasons (years 2013, 2014 and 2015). Vegetative growth (total vegetative mass and leaf area) was significantly reduced by drought (consistent the three years) and was more associated to a worse substrate water status than to decreases in leaf water content. In spite of decreasing leaf water content in both cultivars, elevated CO2 stimulated more vegetative than reproductive growth. The largest increases of elevated CO2 were observed in leaf and root growth in white and red Tempranillo, respectively. There was a clear interaction between temperature and water availability. Yield was significantly reduced by drought and was year-dependent, being especially low in 2015 due to eventual heat shocks episodes. The high temperatures of the heat shocks (above 35ºC) induced berry burn and browning and finally loss of 50% of the berries. The response of berry quality to climate change-related factors was highly variable and depended on the year. However, some general conclusions can be reached from the three years of experimentation. Thus, the simulated climate change scenarios affected to a greater extent the technological maturity parameters (primary metabolism) than the phenolic maturity (secondary metabolism). In particular, high temperature and drought significantly and consistently increased must pH, due to the decrease in malic acid. On the contrary, elevated CO2 decreased pH associated with significant increases in tartaric acid. These changes of the must affect its quality and potentially that of the resulting wine. Under elevated CO2 concentration, grapevine photosynthesis increases, modulated by temperature and water availability. However, under prolonged exposure to elevated CO2, grapevine down-regulates photosynthesis, decreasing photosynthetic capacity. Grapevine plants underwent photosynthetic acclimation after a long exposure to elevated CO2, regardless of temperature and water availability. Evidence comes from photosynthetic capacity decreases, leaf starch accumulation, and increases in leaf carbon/nitrogen ratio. Photosynthetic acclimation was well correlated to leaf starch, but not to soluble sugars. The white Tempranillo has altered its response to prolonged exposure to elevated CO2. For any given sink size or any given leaf starch accumulation, white Tempranillo always had higher levels of photosynthetic acclimation than the red one. Data suggest that mutation in white Tempranillo has affected loci other than grape color.