Stoffwechselreaktion von vitis vinifera und interspezifischen vitis sp. Sorten auf hitzestress, wassermangel und kombinierten stress unter verwendung eines metabolomischen ansatzes

Abstract

Da die treibhausgasemissionen weiter steigen, deuten klimaprojektionen auf eine zunehmende wahrscheinlichkeit von hitzewellen und trockeneren bedingungen in kanada hin. Diese veränderungen stellen erhebliche herausforderungen für den weinbau dar, insbesondere während kritischer wachstumsphasen wie bei neuanpflanzungen. Interspezifische hybrid-rebsorten, die durch verschiedene zuchtprogramme entwickelt wurden und vitis vinifera mit robusteren arten wie v. Riparia und v. Labrusca kombinieren, werden oft wegen ihrer potenziellen widerstandsfähigkeit gegen umweltstress gelobt. Da hybride ursprünglich für raue klimazonen gezüchtet werden, wird angenommen, dass sie eine höhere kapazität besitzen, umweltstress im vergleich zu v. Vinifera-sorten zu überstehen. Viele aspekte dieser annahme müssen jedoch noch untersucht werden. Um diese lücke zu schließen, verglichen wir die stoffwechselantwort junger vitis vinifera cabernet franc und riesling sowie interspezifischer vitis sp. Vidal und marquette, die hitzestress, leichten wassermangel und eine kombination aus beidem ausgesetzt waren, mit einer kontrollgruppe. Blätter wurden nach 21 tagen entnommen, mit methyl-tert-butylether, methanol und chloroform extrahiert und mittels lc-ms/ms analysiert, wobei eine ungerichtete metabolomik-ansatz verwendet wurde. Die daten wurden mit der compound discoverer-software verarbeitet. Metabolomik-analysen zeigten über 200 metabolite, darunter aminosäuren, phenole und zucker, und 50 bis 70 metabolite zeigten signifikante zunahmen im vergleich zur kontrollbedingung. Hitzestress rief die deutlichste reaktion in allen sorten hervor. Auf der anderen seite lieferte das kombinierte stressszenario gegensätzliche ergebnisse. Zum beispiel erhöhten sich in cabernet franc die meisten durch hitzestress hochregulierten metabolite unter kombiniertem wasser- und hitzestress weiter. Im gegensatz dazu zeigten marquette, vidal und riesling eine dämpfende wirkung, da die meisten durch hitzestress hochregulierten metabolite unter kombiniertem stress eine geringere reaktion zeigten. Diese ergebnisse legen nahe, dass marquette und vidal möglicherweise unterschiedliche strategien zur stressminderung im vergleich zu cabernet franc bei kombiniertem stress anwenden könnten. Dies könnte auf ein höheres maß an widerstandsfähigkeit bei diesen hybrid-sorten hindeuten, eine vielversprechende erkenntnis für die anpassung an eine zukunft, die vom klimawandel geprägt ist.