Un sistem experimental in vivo pentru studierea descărcării floemelor de zahăr în boabele de struguri de coacere în timpul anului
ZHEN - PING WANG
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 „Științe pentru oenologie și viticultură”, locul 2 P.Viala, F - 34060 Montpellier Cedex 1, Franța
2 Universitatea Ningxia din China, Yinchuan, 750021 Ningxia, China
ALAIN DELOIRE
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 „Științe pentru oenologie și viticultură”, locul 2 P.Viala, F - 34060 Montpellier Cedex 1, Franța
ALAIN CARBONNEAU
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 „Științe pentru Lenologie și Viticultură”, locul 2 P.Viala, F - 34060 Montpellier Cedex 1, Franța
BRIGITTE FEDERSPIEL
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 „Științe pentru oenologie și viticultură”, locul 2 P.Viala, F - 34060 Montpellier Cedex 1, Franța
FRANÇOIS LOPEZ
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 „Științe pentru oenologie și viticultură”, locul 2 P.Viala, F - 34060 Montpellier Cedex 1, Franța
Date asociate
Abstract
INTRODUCERE
În ultimele două decenii, după o creștere inițială a interesului pentru mecanismul de încărcare a floemelor în frunze, un număr de oameni de știință și-au îndreptat atenția asupra regiunilor de scufundare a plantei și asupra studiului căii și mecanismelor de descărcare a floemelor. Acum este bine acceptat faptul că regiunile de scufundare ale plantelor exercită o influență considerabilă în determinarea modelului de distribuție fotoasimilat în plante (Ho, 1988; Patrick, 1990, 1997). Descărcarea floemelor a fost definită ca o serie de etape de transport pe care solutele le fac de la lumenul elementului de sită la locurile de utilizare în celulele de chiuvetă ale destinatarului (Oparka, 1990). Este necesar să se investigheze mecanismele descărcării floemelor, astfel încât să se poată determina efectul factorilor de mediu asupra acumulării zahărului în organele de chiuvetă.
În urma transportului pe distanțe lungi în floem, ieșirea fotoasimilărilor din elementele de sită este primul pas dintr-o serie complexă de pași pe distanțe scurte în organele chiuvetei (Oparka, 1990). Unele tehnici au fost descrise pentru studiul specific al descărcării floemului. De exemplu, metoda „strat de semințe goale” sau „gol - ovule” a fost utilizată pentru studiul descărcării floemelor în straturi de semințe (Thorne și Rainbird, 1983; Wolswinkel și Ammerlaan, 1983; Gifford și Thorne, 1986). „Tehnica de descărcare a capcanei” a fost utilizată pentru studiul descărcării floemelor în tuberculi de cartof în creștere (Oparka și Prior, 1987) și mere (Lü și colab., 1999). Aceste metode au dezavantajele amputării floemului și a rănirii țesutului organului de chiuvetă și îngreunează găsirea unei poziții adecvate pentru a se apropia de punctul de descărcare a floemului. „Tehnica discului tisular” a fost utilizată pentru a studia descărcarea fotoasimilată și acumularea și metabolismul zahărului în roșii (Damon și colab., 1988), căpșuni (Ofosu - Anim și Yamaki, 1994) și boabe de struguri (Findlay și colab., 1987). Această metodă poate răni, de asemenea, floema și țesutul înconjurător și nu produce rezultate reproductibile.
O tehnică de identificare izotopică a fost de asemenea utilizată pentru a studia descărcarea floemelor (Thorne și Rainbird, 1983; Wolswinkel și Ammerlaan, 1983; Xia, 1999). Această metodă nu numai că poate modifica mediul în creștere al plantei, dar tehnica este greoaie, costisitoare și necesită disponibilitatea de personal cu înaltă calificare. Prin urmare, am considerat că este important să găsim o nouă tehnică care să ajute la cuantificarea descărcării floemului de zahăr în boabele de struguri (Vitis vinifera L.).
Boabele de struguri prezintă un model dublu sigmoid de dezvoltare, cu două faze distincte de creștere separate printr-o fază de întârziere (Coombe, 1992; Robinson și Davies, 2000). Faza de maturare în maturarea boabelor de struguri are loc în a doua perioadă de creștere și rezultă din expansiunea, fără multiplicare, a celulelor pericarpiene (Ojeda și colab., 2001). Veraison după faza de întârziere este definit ca începutul maturării boabelor și al acumulării zahărului. Această etapă se caracterizează prin înmuierea fructelor de pădure și acumularea de antociani în soiurile de struguri roșii (Coombe, 1992). Acumularea zahărului are loc în timpul fazei de maturare și începe imediat după înmuiere.
În această lucrare, este descrisă o metodă nouă care folosește o cupă de fructe de pădure într-un sistem experimental in vivo pentru a studia descărcarea floemului de zahăr în boabele de struguri coapte. Metoda poate fi, de asemenea, utilizată pentru a studia efectul diferiților factori interni și externi asupra acumulării zahărului în boabele de struguri.
MATERIALE ȘI METODE
Materialul vegetal și condițiile de creștere
Toate experimentele au fost efectuate pe viță de vie Syrah de 12 ani (Vitis vinifera L.), altoite pe portaltoi Fercal, dresate pe lira (denumirea oficială pentru un tip de sistem de antrenare a viței de vie), plantate în ghivece de 70 l în experimentul Ecotron sistem (AGRO-Montpellier, Franța). Rândurile de viță de vie au fost aranjate în orientare nord - sud. Substratul horticol a fost un amestec de perlit și nisip (9: 1 în volum). Fertilizarea și irigarea au fost asigurate de un sistem de irigare prin picurare. Starea apei plantelor a fost controlată de potențialul apei frunzei (Ψb) (Scholander și colab., 1965; Carbonneau, 1998). Ψb a vițelor de control a fost 0 ≥ Ψb ≥ –0 · 2 MPa și –0 · 5 ≥ Ψb ≥ –0 · 6 MPa pentru viile stresate cu apă.
Pregătirea sistemului experimental in vivo a cupei cu fructe de pădure
Experimentul a fost realizat între maturare și maturare. Tulpinile primare bine dezvoltate cu ciorchini de struguri au fost alese din zece viță de vie individuale; o treime din fructe de pădure au fost tăiate pentru a facilita instalarea cupei de fructe de pădure. Cupele cu boabe au fost instalate în centrul ciorchinilor de struguri și s-a ales o boabe aproape de tulpină pentru cupa cu boabe. Părțile de cupă ale configurației cupă-cupă au fost pregătite prin tăierea seringilor din polipropilenă de 20 ml la o înălțime de 2 cm de la gura de ieșire a seringii; capacitatea totală a cupei a fost de 10 ml. Gura de ieșire a seringii a fost conectată la un tub din teflon (TT în Fig. 1) prevăzut cu o supapă (V în Fig. 1) pentru a permite golirea cupei. Cupa a fost umplută cu tampon cu ajutorul unei țevi de injecție (IP în Fig. 1). Suprafața cupei a fost acoperită cu un material burete acoperit cu aluminiu (ACSM în Fig. 1) pentru a proteja cupa de fructe de pădure de lumină și pentru a menține temperatura la 24-30 ° C.
FIG. 1. Aranjament experimental al sistemului „berry - cup” pentru studiul descărcării floemului de zahăr. ACSM, material burete acoperit cu aluminiu; BF, soluție tampon; C, cupă; DVB, fascicul vascular dorsal; FPS, tulpină primară de rodire; GC, ciorchine de struguri; IP, țeavă de injecție; V, supapă; PF, Parafilm; RBS, pielea de fructe rămasă; TT, tub de teflon.
O mică incizie încrucișată (2 mm lungime) a fost făcută cu un bisturiu pe rămășița stilară, care este punctul de legătură final al fasciculelor vasculare dorsale. Incizia a fost făcută pentru a nu deteriora țesutul pulpar. Pielea de fructe de pădure a fost apoi complet îndepărtată de rămășița stilară cu pensete și foarfece. S-au evaluat diferite soluții tampon pentru a determina tamponul care seamănă cel mai mult cu pH-ul natural și puterea ionică a boabelor de struguri. Tamponul selectat în final a constat din 5 mm 2 (N - morfolino) acid etansulfonic (MES), 2 mm CaCl2, 100 mM d - manitol și 0,2% (g/v) polivinilpirolidonă (PVP), pH 5,5, altfel denumit „tampon MES standard”. Această soluție tampon a fost adăugată într-o ceașcă pregătită, urmată imediat de boabele decojite. Partea superioară a cupei cu boabe a fost apoi sigilată cu Parafilm (PF în Fig. 1). Dacă este necesar, soluția tampon ar putea fi completată prin conducta de injecție (IP în Fig. 1). Pentru a schimba soluțiile tampon, supapa de pe tubul de teflon a fost deschisă și întregul conținut a fost drenat într-o eprubetă. După închiderea supapei, tamponul proaspăt a fost introdus prin conducta de injecție. Soluția tampon ar putea fi înlocuită în maximum 30 s.