Efecto de infección vírica en el crecimiento y la fotosíntesis en Vitis

Efecto de infección vírica en el crecimiento y la fotosíntesis en Vitis
vinifera L. cv Malvasía de Banyalbufar
1. Encabezamiento
Cecilia Carámbula1, Bartolomé Sampol1, Josefina Bota1, Josep Cifre1, Hipólito
Medrano1, José M. Escalona2
1
Laboratorio de Fisiología Vegetal, Departamento de Biología, Universidad de las Islas
Baleares. Ctra Valldemossa Km 7,5. 07071 Palma de Mallorca. Baleares.
2
Consellería d’Agricultura i Pesca. Gobern de les Illes Balears. c/ Foners nº 10
07006. Palma de Mallorca. Email: jmescalona@dgagric.caib.es
2. Resumen
La Malvasía de Banyalbufar es una variedad de vid autóctona de Mallorca, que ha
acumulado una serie de infecciones víricas que hacen inviable su cultivo. El cultivo in
vitro de meristemos apicales permitió obtener plantas libres de virus (virus del
enrollado,GLRaV; y virus del entrenudo corto infeccioso, GFLV).
En el presente trabajo se estudió el efecto comparativo de la infección vírica frente a
material saneado sobre el crecimiento de brotes, la aparición de hojas, la expansión
foliar y la tasa de fotosíntesis.
La infección vírica múltiple provocó una disminución del 44% en el crecimiento
acumulado de los brotes y de un 28% en la aparición acumulada de hojas. A su vez, la
tasa de aparición de hojas se vio reducida, siendo de 0,7 hojas por día en las plantas
infectadas y de una hoja por día en las no infectadas.
La comparación de la curva de crecimiento de expansión foliar entre plantas infectadas
y plantas sanas, mostró diferencias no significativas en las fases iniciales, diferencias
altamente significativas en la fase de crecimiento exponencial, alcanzando las plantas
infectadas antes la senescencia respecto a las no infectadas.
La tasa de fotosíntesis medida en diferentes momentos de la expansión foliar, mostró
diferencias significativas entre plantas infectadas y no infectadas solo en la fase de
crecimiento exponencial. La reducción de la fotosíntesis neta fue de un 20-30% en las
plantas infectadas respecto a las no infectadas.
Palabras clave: Vitis vinifera, Malvasía, virosis, crecimiento, fotosíntesis.
3. Abstract
Title: Effects of virus infection on growth and photosynthesis in Vitis
vinifera L. cv Malvasía de Banyalbufar
Banyalbufar malmsey is an historical variety autochthonous of Mallorca (Balearic
Island, Spain), which provided much appreciated wines in the past. This variety, nearly
disappeared. The currently existing individuals proceed from a single survival stock,
which was infected by Grapevine Leaf Roll-associated Virus (GLRaV), Grapevine Fan
Leaf Virus (GFLV), Grapevine Fleck Virus (GFkV) and Rugose Woody Complex
(RgWC) seriously affecting grape yield and quality. In a previous project, meristem tip
in vitro culture enabled to obtain some “virus-free plants”, and some other still infected
by Grapevine leaf roll-associated virus (GLRaV) and Grapevine fan leaf virus (GFLV).
From this plant material, the aim of this work was to study how virus infection affects
1
shoot growth, leaf appearance, leaf expansion and photosynthesis in potted, one year
old, plants.
All measurements were made during active vegetative growth (May-June). On
average, accumulated shoot growth (mm/day) was reduced by 44% in virus infected
plants with respect to non infected ones. Accumulated leaf appearance rate (leaf number
per day) showed a clear reduction from 1 leaf/day for non-infected to 0,7 leaf/day for
virus infected plants. Leaf expansion curve showed that differences were only
significant for the more active phase of leaf expansion (exponential stage).
Photosynthesis rate showed significant differences between infected and non-infected
plants only on exponential growth stage. The reduction of net photosynthesis was
between 20-30% in virus infected plants with respect non-infected ones. In summary,
virus infection most all affects shoot and leaf growth, as well as photosynthesis rates.
Keywords: Vitis vinifera, Malvasía, virosis, growth, photosynthesis
4. Introducción
La Malvasía de Banyalbufar es una variedad cultivada en Mallorca, tradicionalmente
usada para la elaboración de vinos envejecidos, corpulentos y muy perfumados. Esta
variedad prácticamente ha desaparecido debido a la presencia de infecciones víricas
que han hecho inviable su cultivo.
Dentro de los factores productivos que afectan el desarrollo de las plantas y la calidad
de la producción en el cultivo de vid, están las enfermedades causadas por virus. A nivel
mundial se han identificado para el cultivo de vid 44 virus diferentes, pertenecientes a
5 familias y 16 géneros (Martelli y Walter,1998). Sin embargo, sólo algunos tienen
importancia en las distintas regiones donde se cultiva la vid. Los nepovirus son los más
diseminados, como el virus del entrenudo corto infeccioso (GFLV, grapevine fan leaf
virus). Otro grupo de importancia, lo constituyen los closterovirus, cuyo principal
representante en vides es el virus del enrollado (GLRaV, grapevine leaf-roll associated
virus). Las infecciones víricas en plantas frecuentemente inducen síntomas de mosaico,
clorosis o moteado en hojas y reducen las tasas de fotosíntesis (Bertamini et al., 2004).
La recuperación de la Malvasía de Banyalbufar, se ha hecho a partir de las pocas cepas
existentes, que resultaron infectadas con el virus del entrenudo corto (GFLV) y el virus
del enrollado (GLRaV).Dentro de un proyecto de saneamiento y recuperación de esta
variedad, se planteó el cultivo in vitro de ápices caulinares como la vía más fiable para
la obtención de plantas libres de virus (Duran et al.,1988). Como resultado de este
trabajo, se obtuvieron plantas libres de virus (NI) y plantas que aún están infectadas
(VI) por dos tipos de virus, GLRaV y GFLV. El porcentaje de erradicación de virus
mediante esta técnica fue del 62,5%(Sampol et al.,2003).
El objetivo del presente trabajo fue analizar el efecto de la infección vírica sobre
diferentes parámetros de crecimiento vegetativo y sobre las tasas de fotosíntesis en
Malvasía de Banyalbufar.
5. Materiales y métodos
El presente estudio se realizó en 6 plantas infectadas (VI) y 6 plantas no infectadas (NI),
obtenidas mediante cultivo in vitro de meristemos apicales (Sampol et al., 2001),
cultivadas en condiciones de campo en macetas de 60 litros.
Se comparó el efecto de las infecciones víricas en los parámetros de crecimiento
vegetativo (crecimiento de brotes, tasa de aparición de hojas y expansión foliar) y tasas
de fotosíntesis entre las plantas infectadas (VI) y las no infectadas (NI). Se midieron las
2
longitudes de dos brotes por planta y por tratamiento una vez por semana durante siete
semanas consecutivas, entre el 29 de abril y 10 de junio de 2002. Se contó el número de
hojas presentes en los mismos brotes durante el mismo período. Se midió el nervio
principal de 6 hojas por tratamiento (primera o segunda hoja desde el ápice) durante 18
días.
La tasa neta de fotosíntesis, se midió usando un analizador de gases por infrarrojo
(Licor 6400, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA). Se midieron 6 hojas por tratamiento, a
partir del momento que el limbo se encontraba totalmente abierto, (3 a 4 cm
aproximadamente), hasta que las hojas alcanzaron su tamaño definitivo.
Tratamiento Estadístico: Se calcularon los valores promedios ± la desviación estandar
de las tasas de expansión foliar y tasas de fotosíntesis (6 réplicas por parámetro y por
tratamiento). Para evaluar la significancia de la virosis en los parámetros estudiados, se
aplicó un análisis de la Varianza (Anova).
6. Resultados
Parámetros de crecimiento
En la figura 1, se presentan los resultados correspondientes al crecimiento acumulado de
los brotes en plantas infectadas(VI) y plantas no infectadas (NI). Al comparar los
valores promedio obtenidos para las plantas infectadas y las no infectadas, se
observaron diferencias altamente significativas entre ambos tratamientos. Durante el
período que se realizó este trabajo, el crecimiento promedio acumulado de los brotes de
las plantas no infectadas fue un 44,4% superior respecto a las plantas infectadas.
Figura 1. Valores promedio (n=2) del crecimiento acumulado de los brotes en plantas
infectadas(VI) y plantas no infectadas(NI).
Por otra parte, existen también diferencias significativas en los valores promedio de
aparición acumulada de hojas en plantas infectadas (VI) y plantas no infectadas (NI)
3
entre ambos tratamientos (fig. 2). En las plantas no infectadas la aparición de hojas
promedio acumulada fue un 28,14% mayor que en las plantas infectadas.
Figura 2. Valores promedio (n=2) de las tasas de aparición acumulada de hojas (nº) en
plantas infectadas (VI) y plantas no infectadas (NI).
En la figura 3 se presenta la curva de crecimiento de las hojas en ambos tratamientos.
Como puede observarse, en la fase inicial de la curva no existen diferencias
significativas entre las plantas infectadas (VI) y las no infectadas (NI). Sin embargo en
la fase de crecimiento exponencial, sí pueden observarse diferencias altamente
significativas entre ambos tratamientos, creciendo las plantas no infectadas 8,8 mm/día
y solo 3,7 mm/día las infectadas. En la fase final de la curva, se puede ver que el tamaño
definitivo de las hojas es significativamente menor en las plantas infectadas.
La tasa promedio de elongación es aproximadamente un 30% más baja en las plantas
infectadas.
Los valores promedio de las tasas de fotosíntesis (A) medidas durante la elongación de
las hojas en plantas infectadas (VI) y plantas no infectadas (NI) mostraron un
incremento de A en los primeros 10 días de la expansión foliar, alcanzando valores de
10 µmol CO2 m-2s-1 en plantas sanas y de 8 µmol CO2 m-2s-1 en plantas infectadas (fig.
4). En este momento es cuando se establecen las mayores diferencias entre las plantas.
Posteriormente, los valores de A medidos en la hoja ya adulta de plantas infectadas y no
infectadas, son próximos a 10 µmol CO2 m-2s-1 en ambos casos.
4
Figura 3. Valores promedio (n=6) de las tasas de crecimiento de la hoja (mm día-1) en
plantas infectadas (VI) y no infectadas (NI).
Figura 4. Valores promedio (n=6) de las tasas de fotosíntesis medidas en diferentes
momentos de la elongación de las hojas en plantas infectadas (VI) y plantas no
infectadas (NI).
7. Discusión
El GLRaV puede afectar el crecimiento, desarrollo, longevidad y producción de las
viñas, la maduración y el color de las variedades tintas (Hoefert et al., 1967). Muchos
autores, están de acuerdo en que los daños inducidos por GLRaV dependen
considerablemente de factores como las condiciones ambientales (Hoffmann et
5
al.,1984), la variedad, el pie, el tipo de virus (Borgo,1991), la interacción con otros virus
(Clingelleffer et al.,1992).
En investigaciones previas, en la variedad Albariño no se observaron diferencias
significativas entre plantas infectadas por el GLRaV y no infectadas para las variables
de crecimiento y producción (Cabaleiro et al.,1999). Tampoco se encontraron
diferencias significativas en las variables de crecimiento (número de racimos, peso de
sarmientos, producción unitaria, índice de Ravaz, peso de 100 bayas y diámetro de
baya) entre plantas sanas y plantas infectadas por los virus GLRaV, GFLV y GFkV de
las variedades Manto Negro, Callet y Prensal Blanc. Sin embargo, sí se observaron
mayor número de brotes en plantas infectadas con el virus del entrenudo corto o con el
virus del jaspeado que en las plantas sanas (Cifre et al., 2003).
Los datos presentados en este trabajo muestran que la presencia de virus afecta sobre
todo la expansión foliar en la etapa de crecimiento exponencial.
En términos generales, se observaron diferencias significativas entre ambos tratamientos
en los valores de la tasa de fotosíntesis neta, siendo mayor la fotosíntesis medida en las
hojas de las plantas sanas que en las hojas de las plantas con virus. Estos mismos
resultados fueron expresados en la variedad Albariño, observándose que la fotosíntesis
neta de las hojas sanas era siempre significativamente mayor que la fotosíntesis de las
hojas de las plantas infectadas por GLRaV (Cabaleiro et al., 1999).
Reconocimientos
Este trabajo ha sido financiado por el proyecto: Recuperación de la Malvasía de
Banyalbufar, financiado por la Conserjería de Agricultura y Pesca del Gobierno Balear.
Referencias
Bertamini, M., Muthuchelian, K., Nedunchezian, N. 2004. Effect of Grapevine Leafroll
on the Photosynthesis of Field Grown Grapevine Plants (Vitis vinifera L. cv. Lagrein).
J. Phytopathology 152, 145-152.
Cabaleiro, C., Segura, A., García-Berríos, J.J.1999. Effects of Grapevine LeafrollAssociated Virus 3 on the Physiology and Must on Vitis vinifera L. cv. Albariño
Following Contamination in the Field. Am. J. Enol. Vitic 50, 40-43.
Cifre, J., Sampol, B., Escalona, J.M., Riera, D., Raya, S., Medrano, H. 2003. Selección
clonal de variedades de vid autóctonas de Baleares: influencia de la zona de producción
y del grado de infección vírica.XV Reunión de la Sociedad Española de Fisiología
Vegetal & VIII Congreso Hispano-Luso. Palma de Mallorca.
Clingeleffer, P.R., Krake, L.R. 1992. Responses of Cabernet franc grapevines to
minimal pruning and virus infection. Am. J. Enol. Vitic. 43, 31-37.
Durán-Vila, N., Juarez, J., Arregui, J.M. 1988. Production of viroid-free grapevines by
shoot tip culture. Am. J. Enol. Vitic. 39, 217-220.
Hoefert, L.L., Gifford Jr., E.M. 1967. Grapevine Leafroll virus-History and anatomic
effects. Hilgardia 38, 403-426.
Hoffmann, E.L. 1984. Untersuchungen über die blattrollkrankheit und die
Frürotverfärbung bei klonen der sorte “Blauer Spätburgunder”. Wein-Wiss 39, 16-29.
Martelli,G., Walter, B. 1998. Virus certification in grapevines. In A. Hadidi, R.
Ketharpal and H. Koganezawa (eds), Plant virus disease control. APS Press, St. Paul,
Minnesota USA. 684p.
Sampol, B., Medrano, H., Juarez, J., Durán, N. 2001. Saneamiento de la Malvasía de
Banyalbufar (Mallorca) mediante cultivo “in vitro” de ápices caulinares. IV Congreso
Ibérico de Ciencias Hortícolas. Cáceres, Mayo 2001.
6
Sampol, B., Bota, J., Riera, D., Medrano, H., Flexas, J. 2003. Analysis of the virusinduced inhibition of photosynthesis in malmsey grapevines. New Phytologist 160, 403412.
7