Effects of Grapevine leafroll associated virus 3 (GLRaV-3) concentration, on plant physiology and quality parameters in Vitis vinifera L. white cultivars

Abstract

[spa] Virus sistémicos de tipo floemático, como el virus del enrollado 3 (GLRaV-3), producen importantes pérdidas económicas en muchos viñedos de las mayores regiones vitícolas de todo el mundo. Los síntomas de este virus son claramente visibles en variedades tintas, con la aparición temprana de una coloración rojiza entre las nerviaciones foliares, que permanecen verdes. Las hojas se suelen enrollar hacia abajo y se vuelven frágiles. En variedades blancas, en caso de que los síntomas se expresen, estos producen el amarillamiento intervenal y enrollamiento de las hojas. Al tratarse en la mayoría de los casos de variedades asintomáticas es más difícil identificar la presencia del virus en el campo. La ausencia de síntomas, dificulta por tanto el diagnóstico de la infección y, consecuentemente, la aplicación de medidas para prevenir la dispersión del virus, como el control biológico del vector y la sustitución de las plantas infectadas por plantas sanas. Los objetivos de la presente Tesis son indagar en las posibles causas de la alta incidencia del GLRaV-3 en los viñedos, identificar los parámetros fisiológicos más sensibles a la infección y estimar los efectos del virus en parámetros de calidad. Los resultados obtenidos mostraron que la mayor eficiencia en la multiplicación de este virus en relación a otros virus de la vid podría ser uno de los principales motivos de su alta incidencia en los viñedos. El virus afectó a los principales parámetros fisiológicos especialmente la asimilación neta de CO2 y la cadena de transporte de electrones, que descendieron frente a incrementos en la cantidad de virus. El coeficiente de extinción no fotoquímico junto con la fluorescencia verde, azul y los ratios derivados se vieron también afectados considerándose buenos parámetros para ser usados como indicadores de la presencia de GLRaV-3, de acuerdo a los resultados obtenidos bajo condiciones controladas. Flavonoles como el miricetina-3-O-rutinósido, quercetina-3-O-galactosido y quercetina-3-O-glucósido; así como ácidos hidroxicinámicos como el ácido cafeico, fueron identificados como posibles responsables del cambio observado en los parámetros obtenidos mediante la fluorescencia multicolour en respuesta a la infección. La detección de la presencia del virus es crucial para mitigar los efectos negativos de la infección en la química básica del fruto. El retraso en la maduración del fruto fue el principal parámetro afectado, por lo que también se vio afectada la fecha de vendimia, dando lugar a la reducción de la concentración de ácidos orgánicos. El tiempo que el virus está presente en la planta podría tener un mayor efecto en la fisiología de la planta que la cantidad de virus en un momento dado. Por tanto, la presente Tesis ha permitido entender mejor algunos de los motivos de la mayor incidencia del GLRaV-3 frente a otros virus en los viñedos, así como la identificación de parámetros fisiológicos sensibles a la infección que podrían ser utilizados para la detección precoz del virus en grandes áreas de viñedo. Además, se han establecido estrategias para minimizar el efecto en la calidad del mosto y el vino.

[cat] Els virus sistèmics de tipus floemàtic, com el virus de l’enrotllat 3 (GLRaV-3), produeixen importants pèrdues econòmiques arreu del món. Els símptomes d'aquest virus són clarament visibles en varietats negres, amb l'aparició primerenca d'una coloració vermellosa entre els nervis de les fulles, que romanen verds. Les fulles es solen enrotllar cap avall i es tornen fràgils. En el cas de varietats blanques els símptomes són menys evidents. En cas que els símptomes s'expressin, aquests produeixen esgrogueïment entre els nervis i enrotllament de les fulles. A aquestes varietats, a ser normalment asimptomàtiques, és més difícil identificar la presència del virus al camp. L'absència de símptomes, dificulta el diagnòstic de la infecció i, conseqüentment, l'aplicació de mesures per prevenir la dispersió del virus, com el control biològic del vector i la substitució de les plantes infectades per plantes sanes. Els objectius de la present Tesi són indagar en les possibles causes de l'alta incidència del GLRaV-3 a les vinyes, identificar els paràmetres fisiològics més sensibles a la infecció i estimar la incidència els efectes del virus sobre paràmetres de qualitat. Els resultats obtinguts van mostrar que la major eficiència en la multiplicació d'aquest virus en relació a altres virus de la vinya podria ser un dels principals motius de la seva alta incidència a les vinyes. El virus afectà als principals paràmetres fisiològics, especialment l'assimilació neta de CO2 i la cadena de transport d'electrons. Aquests paràmetres sofriren reduccions en funció de la quantitat de virus present a la planta. El coeficient d'extinció no fotoquímic juntament amb la fluorescència verda, blava i les ràtios derivades també es veren afectats, considerant-los bons paràmetres per ser utilitzats com a indicadors de la presència de GLRaV-3, d'acord amb els resultats obtinguts en condicions controlades. Flavonols com la miricetina-3-O-rutinósid, quercetina-3-O-galactósid i quercetina-3-O-glucòsid; així com àcids hidroxicinàmics com l'àcid cafeic van ser identificats com a possibles responsables del canvi observat en els paràmetres obtinguts mitjançant fluorescència multicolour en resposta a la infecció. La detecció de la presència del virus és crucial per mitigar els efectes negatius de la infecció en la química bàsica del fruit. El retard en la maduració del fruit va ser el principal paràmetre afectat, per tant, també es va veure afectada la data de verema, donant lloc a la reducció de la concentració d'àcids orgànics. El temps que el virus està present a la planta podria tenir un major efecte en la fisiologia de la planta que la quantitat de virus en un moment donat. Per tant, aquesta Tesi ha permès entendre millor alguns dels motius de la major incidència del GLRaV-3 enfront d'altres virus a les vinyes, així com la identificació de paràmetres fisiològics sensibles a la infecció que podrien ser utilitzats per a la detecció precoç del virus en grans àrees de vinya. A més, s'han establert estratègies per minimitzar l'efecte en la qualitat del most i el vi.

[eng] Phloem systemic virus type, as Grapevine leafroll asociated virus 3 (GLRaV-3), causes significant economic losses in many vineyards in the major wine regions around the world. The leaf symptoms of the infection are clearly visible in red cultivars, expressed as early red spotting, coalescing to a red purple colour leaving a green vein banding symptom. Leaves often curl downwards and become brittle. In white cultivars symptoms are less visually obvious and vines are asymptomatic. However, if symptoms are expressed, they are likely to include inter-veinal yellowing of leaves and leaf rolling. As a result it is more difficult to identify leafroll infected vines of white varieties in the field. These masked symptoms hinder disease diagnosis, timely insect vector control and effective removal of infected vines. The objectives of the present Thesis were to investigate the possible reasons of the high incidence of GLRaV-3 in vineyards, to detect the most sensitive physiological parameters affected by GLRaV-3 and to estimate the influence of the virus on fruit composition. The results showed that GLRaV-3 is able to establish and multiply more efficiently than other ampeloviruses and this could be one of the main reasons for the highest incidence in vineyards. The virus affected physiological parameters, especially net CO2 assimilation and the electron transport rate. There was a negative correlation between these parameters and virus amount. Therefore net CO2 assimilation and electron transport rate could be used to identify the presence of virus in asymptomatic situations. Non photochemical quenching together with blue-green fluorescence and derived ratios could also be used as disease signatures for GLRaV-3, according to the results obtained under control conditions. Flavonols such as myricetin-3-O-rutinoside, quercetin-3-O-galactoside and quercetin-3-O-glucoside; and hydroxycinnamic acids such as caffeic acid were identified as possibly responsible of changes observed in multicolour fluorescence imaging parameters measured in response to the infection. The detection of the virus is essential to fight against the infection spread, because it is very difficult to eliminate the virus in the field. Principal changes observed related to slower berry ripening, which in turn affects harvest date, resulting in reduced organic acid concentrations. The length of time that vines have been infected may have a stronger effect on plant physiology than absolute virus titre measured at any given time. Therefore this thesis has enabled a better understanding of some of the reasons for the higher GLRaV-3 incidence than other viruses in the vineyards, as well as the identification of physiological parameters sensitive to the infection that could be used for virus presence detection on large areas. Strategies to minimize virus effects on the final quality of the juice and wine have been established.