Effects of water stress and rootstock genotype on grape berry composition

Au cours des prochaines années, il est prédit que le changement climatique va influencer la production des cultures et impacter négativement le secteur agricole. Parmi les cultures mondiales majeures, la vigne est cultivée pour ses baies, qui sont la base de produits à forte valeur ajoutée (vin, liqueurs, et métabolites secondaires utilisés dans les industries pharmaceutiques et cosmétologiques) et dont le métabolisme est fortement sensible au climat. Cependant, la réponse au niveau de la composition de la baie ainsi que les mécanismes moléculaires sous-jacents mettant en évidence la capacité de l’interaction porte-greffe/greffon à influencer le métabolisme de la baie dans des conditions de stress hydrique est encore très peu étudiée et compris. Dans ce contexte, cette thèse a eu pour objectifs de répondre à ces questionnements en combinant des approches ecophysiologique, biochimique et transcriptomique. Vitis vinifera cv. Pinot noir greffé soit sur le porte greffe 110R (tolérance à la sécheresse, vigueur conférée moyenne à forte) ou 125AA (sensible à la sécheresse, forte vigueur conférée) ont été étudié au cours de 3 années (2009, 2010 et 2011), au vignoble et dans des conditions témoin (pluviométrie normale) ou de stress hydrique provoqué. Différents paramètres physiologiques (statut hydrique et rendement) ainsi que le profil métabolique de la baie (sucres, acides organiques, acides aminés et anthocyanes) ont été caractérisés à quatre stades de développement (E-L 33, E-L 35, E-L 36, E-L 38). D’autre part, une analyse microarray sur génome complet a également été réalisée pour deux années (2009 et 2010) et deux stades de développement critiques et représentatifs (E-L 35 et E-L 36). Dans son ensemble, cette thèse fournit des nouveaux éléments concernant la réponse métabolique de la baie au porte-greffe et à la contrainte hydrique, et met en évidence des possibles mécanismes moléculaires impliqués dans cette réponse.Climate change is expected to influence crop production and to impact negatively the agricultural sector in the future. Among the major crops cultivated worldwide, grapevine provides berries that are the basis of high added value products (wines, liquors, and secondary metabolites used in the pharmaceutical and cosmetological industry) and whose metabolism is strongly sensitive to climate (vintage effect). However, the response of berry composition and the molecular mechanisms underlying the ability of rootstock/scion interaction to influence grape berry metabolism under drought stress are still poorly understood. In this context, this work aimed to fill the gaps on the aforementioned questions by combining comprehensive ecophysiological measurements, detailed metabolite analysis, and whole-genome transcriptome analysis. Vitis vinifera cv. Pinot noir grafted on either rootstock 110R (drought tolerant, mid- to high vigor) or 125AA (drought sensitive, high vigor) were studied during three growing seasons (2009, 2010, and 2011) in the field under normal rainfall or water shortage conditions. We characterized different physiological parameters (water status and yield components) and berry metabolomic profiles (sugars, organic acids, free amino acids and anthocyanins) during four developmental stages (E-L 33, E-L 35, E-L 36, E-L 38). Besides we also performed a microarray analysis in two years (2009 and 2010) at two critical and representative developmental stages (E-L 35 and E-L 36). Overall, this work provides novel insights into the response of grape berry metabolites to rootstock and to drought and uncovers some possible molecular mechanisms underlying the berry response to different rootstock/water status combinations