Physiological response mechanisms of 140 ruggeri grapevine genotype to iron deficiency and the presence of bicarbonate in the nutrient solution

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero AgrónomoLa clorosis férrica es uno de los principales problemas nutricionales que afectan a viñedos injertados sobre portainjertos híbridos de Vitis americana establecidos en zonas calcáreas, las cuales se caracterizan por la presencia de elevados contenidos de carbonato de calcio y bicarbonatos en los suelos. El presente trabajo evalúa, a nivel fisiológico y bioquímico, las respuestas del portainjerto de vid 140 Ruggeri a la presencia de bicarbonato, en condiciones de déficit de Fe en la solución nutritiva. Plantas del genotipo 140 Ruggeri fueron crecidas en condiciones hidropónicas, con dos niveles de Fe y bicarbonato (-Fe, +Fe; 0, 10 µM de Fe; -BIC, +BIC; 0 y 5mM de KHCO 3 respectivamente). Determinaciones de crecimiento y peso de la planta, índice SPAD y clorofila, fotosíntesis y conductancia estomática, pH de la solución, actividad enzimática de raíces (PEPC, MDH, CS, NADP + −IDH) y concentración de proteínas, concentración de ácidos orgánicos en raíces y líquido xilemático fueron realizadas. Los resultados obtenidos indican que el genotipo de vid 140 Ruggeri cuando es sometido a un déficit directo de Fe, responde activamente disminuyendo el crecimiento del brote y la biomasa de la parte aérea, e incrementando la concentración de ácidos orgánicos y sus enzimas de síntesis en raíces. Además, el efecto del déficit de Fe directo se manifiesta mediante una reducción en el contenido de clorofila, la fotosíntesis neta y la conductancia estomática de las hojas. Por su parte, la presencia de bicarbonato en la solución nutritiva induce una reducción en el crecimiento del tallo y las feminelas, y un incremento en la biomasa radical. Adicionalmente, la presencia de bicarbonato incrementa la concentración de clorofila foliar, y la concentración de ácido tartárico en el líquido xilemático. Los resultados confirman la probabilidad de que la presencia de bicarbonato en la solución nutritiva contribuye a mitigar el efecto del estrés en las plantas sometidas a déficit de Fe. Lo anterior se fundamenta en que, ante un déficit de Fe, las plantas cultivadas en presencia de bicarbonato muestran una menor actividad de la PEPC y concentración de ácido tartárico en raíces, asimilándose al control. Estos resultados permiten concluir que el genotipo tolerante al déficit de Fe 140 Ruggeri responde con mecanismos correspondientes a una planta de Estrategia I en condiciones limitantes de Fe. Además frente presencia de bicarbonato, presenta respuestas similares a la especie calcícola Parietaria diffusa como la reducción del crecimiento, mayor biomasa radical, y aumento de la concentración de ácidos orgánicos, sin embargo más investigaciones son necesarias para determinar con precisión el rol del bicarbonato en el metabolismo del portainjerto 140 Ruggeri.Iron (Fe) chlorosis is one of the main nutritional disorders in vineyards grafted on Vitis americana hybrids rootstocks established in calcareous zones which are characterized by high levels of calcium carbonates and bicarbonates in the soil. The present work determine, at physiological and biochemical level, the responses of the grapevine rootstock 140 Ruggeri to the presence of bicarbonate under Fe deficiency conditions. The 140 Ruggeri plants were grown in hydroponic conditions, and were submitted to two levels of Fe and bicarbonate (-Fe, +Fe; 0, 10 µM de Fe; -BIC, +BIC; 0 y 5mM de KHCO 3, respectively). Determinations regarding the plants biomass and growth, chlorophyll content and SPAD value, photosynthesis and stomatal conductance, nutrient solution pH, enzyme activity (PEPC, MDH, CS, NADP + −IDH) and protein concentration in roots and organic acids content in roots and xylem sap were done during the experiment. The results obtained indicate that the grapevine genotype 140 Ruggeri, when it was submitted to a direct Fe depletion in the nutrient solution, reacted reducing the length and biomass of the shoots, and increasing the organic acids concentration and the activity their related enzymes in roots. Moreover, Fe deficiency reduced the chlorophyll content, the net photosynthesis, and the stomatal conductance of the leaf. In addition, the presence of bicarbonate in the nutrient solution induced a reduction in the main and lateral shoots growth, and increased the root biomass. Moreover, the presence of bicarbonate increased the leaf chlorophyll content, and the tartaric acid concentration in the xylem sap. Data obtained confirm the probability that the presence of bicarbonate in the nutrient solution contributes to mitigate the stress in plants submitted to Fe deficiency. This is based on that, under Fe deficiency conditions, the plants grown under the presence of bicarbonate show a PEPC activity and tartaric acid concentration in roots similar to control plants. Such results, allow to conclude that the Fe deficiency tolerant genotype 140 Ruggeri reacts to Fe deficiency activating response mechanisms corresponding to a Strategy I plants. In addition, under the presence of bicarbonate, the genotype shows similar responses to Parietaria diffusa species, such as the growth reduction, the higher root biomass, and the root organic acids increase. However, more investigations are necessary to determine the role of bicarbonate in the 140 Ruggeri rootstock metabolism