Hervé Cochard, Eric Badel, Andrew King, José M. Torres-Ruiz, Guillaume Charrier, Brendan Choat, Steven Jansen, Sylvain Delzon, Chloé E. L. Delmas, Jean-Christophe Domec, Régis Burlett, Nicolas Lenoir, Gregory A. Gambetta, Nicolas Martin-StPaul, Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle de la Vigne (UMR EGFV), Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB), Biodiversité, Gènes & Communautés (BioGeCo), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), Western Sydney University, Unité Mixte de Recherche en Santé Végétale (INRA/ENITA) (UMRSV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-École Nationale d'Ingénieurs des Travaux Agricoles - Bordeaux (ENITAB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV), North Carolina State University [Raleigh] (NC State), University of North Carolina System (UNC), Universität Ulm - Ulm University [Ulm, Allemagne], Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bordeaux (UB), Ecologie des Forêts Méditerranéennes (URFM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), European Project: 609398,EC:FP7:PEOPLE,FP7-PEOPLE-2013-COFUND,AGREENSKILLSPLUS(2014), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle de la Vigne (EGFV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV)-Université de Bordeaux (UB), Biodiversité, Gènes et Communautés, Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant - Clermont Auvergne (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne (UCA), Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA), Western Sydney University (UWS), Unité Mixte de Recherche en Santé Végétale (INRA/ENITA) (UMR SAVE), Ecologie des Forêts Méditerranéennes [Avignon] (URFM 629), Université de Bordeaux (UB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Santé et agroécologie du vignoble (UMR SAVE)
The vascular system of grapevine has been reported as being highly vulnerable, even though grapevine regularly experiences seasonal drought. Stomata would consequently remain open below water potentials that would generate a high loss of stem hydraulic conductivity via xylem embolism. This situation would necessitate daily cycles of embolism repair to restore hydraulic function.. However, a more parsimonious explanation is that some hydraulic techniques are prone to artifacts in species with long vessels, leading to overestimation of vulnerability. The aim of this study was to provide an unbiased assessment of (i) the vulnerability to drought-induced embolism in perennial and annual organs, and (ii) the ability to refill embolized vessels in two Vitis species. X-ray micro-CT observations on intact plants indicated that both V. vinifera and V. riparia were relatively vulnerable, with the pressure inducing 50% loss of stem hydraulic conductivity (Ψ50Stem) = -1.7 and -1.3MPa, respectively. In V. vinifera, both the stem and petiole had similar sigmoidal vulnerability curves, but differed in Ψ50 (-1.7 and -1.0MPa for stem and petiole, respectively). Refilling was not observed as long as bulk xylem pressure remained negative (e.g. at the apical part of the plants): P=-0.11{plus minus}0.02MPa; ∆PLC=0.02{plus minus}0.01%). However, positive xylem pressure was observed at the basal part of the plant (P=0.04{plus minus}0.01MPa), leading to recovered conductance (∆PLC=-0.24{plus minus}0.12%). Our findings provide evidence that grapevine is unable to repair embolized xylem vessels under negative pressure, but its hydraulic vulnerability segmentation provides a significant protection of the perennial stem.