This thesis presents results from two separate studies. First, the impact of bearer length on yield components within the canopy was investigated in season 2005/06, on a commercially-managed, mechanically-pruned vineyard of Vitis vinifera L. Cabernet Sauvignon in Coonawarra, South Australia. Pruning resulted in the retention of bearers with 1-7 nodes, with the weighted average bearer length being two nodes for the canopy. As bearers of one to five nodes in length were the most common, these were studied. Yield components (on a per shoot basis) were analysed according to the node position on the bearer at which the shoot arose. Both budburst and inflorescence number per node were highest at the distal node positions on each length bearer, even if the nodes were at the same positions from the base of the bearer and would normally be expected to have similar fertility. Budburst appeared to act by modifying inflorescence number per node based on the relative location of each node from the apex of the bearer. Shoots that arose from the most distal node positions had the highest flower number per inflorescence and berry number per bunch. Flower number per inflorescence was significantly higher on two-inflorescence shoots than single-inflorescence shoots. The relationship between bunch size and node position, unlike that between inflorescence number and node position, was dependent on bearer length. The relative size of the inflorescence appeared to be affected more so by the node pOSition at which the shoot occurred on the bearer, as opposed to the actual node position on the shoot at which the inflorescence occurred. There was a positive, non-linear relationship between average fruit yield per bearer and bearer length. Although yield was highest from the bearer with the highest node number (five nodes), there was no significant difference in yield per bearer for the bearers of three to five nodes in length. If average bearer length was increased from two to three nodes, the potential yield gain per bearer is estimated at 38 per cent. The second study presents results of correlations between bunch number and components of bunch weight (flower number and berry number) to investigate co-development of bunch number and bunch size. These data were collected from 4 vineyards in the Limestone Coast Zone of South Australia from Vilis vinifera L. Chardonnay, Shiraz and Cabemet Sauvignon during seasons 2002/03 to 2006/07. The significant correlations found between fertility and both bunch weight and flower number per inflorescence suggest that the same factors that affect bunch number in a particular season will also affect bunch size. When inflorescence primordia were initiated and differentiated under cool conditions, actual bunches per node and flowers per inflorescence were low. Differences in climate between the vineyard sites were found to be minimal and therefore did not strongly affect the magnitude of the yield components at the vineyard sites. Cultural practices at each vineyard site were sufficiently variable to affect fertility levels. Genotype is thought to determine the range of flowers per inflorescence that a variety can potentially carry, whereas actual flower number per inflorescence is thought to be determined by inflorescence primordium initiation and differentiation temperatures, as well as temperatures during budburst. Despite significant correlations between flower number per inflorescence and berry number per bunch, flower number per inflorescence preflowering for Cabemet Sauvignon, Shiraz and Chardonnay is inversely related to actual percentage fruit set. This is possibly a survival mechanism for the grapevine as it allows the vine to maximise yield each season without detriment to its longevity. Bunches per vine accounted for the majority of the seasonal variation in yield per vine. Fluctuations in bunch number per vine (and therefore yield) are likely to be reduced by varying the number of nodes retained per vine according to the relative fruitfulness per node present pre-pruning. This practice is therefore likely to result in the seasonal variation of berries per bunch becoming a stronger driver of yield. The commercial impacts of these studies are two-fold. Data presented will assist growers to understand the reasons for which their pruning regimes are affecting yield production and how these pruning regimes may be modified to achieve a target yield-particularly when growers are faced with seasons of low predicted fertility. In addition, data presented will allow growers to improve their crop forecasting accuracy, with a greater understanding of the link between bunch number and bunch size. In the current situation of oversupply in the wine industry, wineries are adopting a tough stance towards growers over-delivering on their grape contracts. Therefore, any assistance that can be provided to growers on improving accuracy of yield estimates will be beneficial both to the grower and winery. / http://proxy.library.adelaide.edu.au/login?url= http://library.adelaide.edu.au/cgi-bin/Pwebrecon.cgi?BBID=1352744 / Thesis (M.Ag.Sc.) -- University of Adelaide, School of Agriculture, Food and Wine, 2009

Thesis (MSc (Genetics))--University of Stellenbosch, 2010. / Includes bibliography. / Title page: Dept. of Genetics, Faculty of Science / ENGLISH ABSTRACT: Next-generation sequencing technologies are increasingly used in metagenomic studies, largely due to the high sequence data throughput capacity and unbiased approach in determining the genetic composition of an unknown environmental sample. This study investigated the applicability of the Illumina next-generation sequencing platform for metagenomic sequencing of grapevine viruses to provide the first complete viral profile, or virome, of a diseased vineyard. Leaf material was harvested from 44 randomly selected vines in a leafroll-diseased vineyard in South Africa. Sample material was pooled and double-stranded RNA extracted. The dsRNA was sequenced as a paired-end sequencing run using the Illumina sequencing-by-synthesis technique, and more than 19 million sequence reads, equivalent to approximately 837 megabases of metagenomic sequence data, were obtained. Of these data, approximately 400 megabases could be assembled into 449 scaffolds, using the de novo assembler Velvet. These scaffolds were subjected to BLAST searches against the NCBI databases and top hit scores were used for virus identification. Based on the BLAST results, suitable sequences were selected from the NCBI database and used as reference sequence in MAQ mapping assemblies. The bioinformatic analyses allowed for the determination of the virus species present, the most prominent variants, and the relative abundance of each. Four known grapevine viral pathogens were identified. Grapevine leafroll-associated virus 3, representing 59% of the analyzed short read sequence data, was identified as the most prominent virus species. Three variants of this virus were detected: GP18 was the most abundant, followed by a minor Cl766/NY1 variant and a potential novel grapevine leafroll-associated ampelovirus. A single Grapevine rupestris stem pitting ]associated virus variant, similar to SG1, and a Grapevine virus A variant, a member of molecular group III, were identified. This study is also the first to report the presence of Grapevine virus E (GVE) in South African vineyards. Grapevine virus E was further genetically characterized and the genome sequence of GVE isolate SA94 determined. The GVE SA94 genome sequence, 7568 nucleotides in length, is the first complete genome sequence for the virus species. The genome organization of GVE SA94 is typical of vitiviruses, but in contrast to other RNA viruses, the AlkB domain is located within the helicase domain in open reading frame 1 (ORF 1). Grapevine virus E SA94 shares nearly 100% nucleotide identity with the Japanese TvP15 isolate and GVE 3404, a de novo scaffold generated from the metagenomic sequence data. Bioinformatic analysis of metagenomic sequence data further revealed the presence of three fungus-infecting viral families, Chrysoviridae, Totiviridae and the unclassified dsRNA virus, Fusarium graminearum dsRNA mycovirus 4. A virus from the family Chrysoviridae, similar to Penicillium chrysogenum virus, was the second most abundant virus detected. We demonstrated the successful application of a short read sequencing technology, such as the Illumina platform, for viral profiling of an infected vineyard. To our knowledge this is the first application of the Illumina technology for this purpose. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Volgende-generasie tegnologie om basis volgordes van nukleiensure te bepaal, word al meer gebruik in metagenomiese studies. Dit is veral weens die hoe data-omset kapasiteit en onbevooroordeelde aanslag in die bepaling van die genetiese samestelling van onbekende omgewingsmonsters. Hierdie studie het die aanwending van die Illumina volgende-generasie volgorde-bepalingsplatform in 'n metagenomiese studie van wingerdvirusse, ondersoek. Dit het ten doel gehad om die eerste volledige virus profiel, of viroom, van 'n geinfekteerde wingerd saam te stel. Blaarmateriaal is verkry vanaf 44 lukraak-gekose wingerdstokke in 'n rolblad-geinfekteerde wingerd in Suid-Afrika. Monster materiaal is saamgevoeg en dubbelstring-RNS geekstraheer. Die dubbelstring-RNS is onderwerp aan gepaarde-ent volgorde-bepaling deur gebruik te maak van die Illumina volgorde-bepaling-deur-sintese tegniek. Meer as 19 miljoen volgorde reekse, ekwivalent aan ongeveer 837 megabasisse volgorde data, is verkry. Van hierdie data kon ongeveer 400 megabasisse saamgevoeg word in 449 konstrukte ("scaffolds"), deur gebruik te maak van die de novo samesteller Velvet. Hierdie konstrukte is onderwerp aan BLAST soektogte teen die NCBI databasisse en die hoogste trefslag-telling is gebruik vir virus identifikasie. Op grond van die "BLAST" resultate is geskikte volgordes geselekteer vanaf die NCBI databasis en gebruik as verwysingvolgordes in MAQ kartering-analises. Met die bioinfomatika analises kon die virus spesies teenwoordig, asook die mees prominente variante en relatiewe voorkoms van elk, bepaal word. Vier bekende virus wingerdpatogene is geidentifiseer. Grapevine leafroll-associated virus 3, verteenwoordig deur 59% van die geanaliseerde kort-reeks volgorde data, is identifiseer as die mees prominente virus spesie. Drie variante van die virus is in die wingerdmonster opgespoor: GP18 kom die mees algemeen voor, gevolg deur 'n CL-766/NY1 variant en 'n potensiele nuwe wingerd rolblad-geassosieerde ampelovirus. 'n Enkele Grapevine rupestris stem pitting-associated virus variant, soortgelyk aan SG1, en 'n Grapevine virus A variant, 'n lid van molekulere groep III, is geidentifiseer. Hierdie studie is ook die eerste om die teenwoordigheid van Grapevine virus E (GVE) in Suid-Afrikaanse wingerde te rapporteer. Grapevine virus E is verder geneties gekarakteriseer en die genoomvolgorde van GVE isolaat SA94 is bepaal. Die GVE SA94 genoomvolgorde, 7568 nukleotiede lank, is die eerste volledige genoomvolgorde vir hierdie virus spesie. Die genoomorganisasie is tipies van vitivirusse, maar in kontras met ander RNA virusse is die AlkB domein binne-in die helikase domein van oopleesraam 1 (ORF 1) geleë. Grapevine virus E SA94 deel byna 100% nukleotied identiteit met die Japannese TvP15 isolaat en GVE 3404, 'n de novo konstruk gegenereer vanaf die metagenomiese volgorde data. Bioinformatika analises van die metagenomiese volgorde data het verder die teenwoordigheid van drie swam-infekterende virus families, die Chrysoviridae, Totiviridae en ongeklassifiseerde dubbelstring-RNS virus, Fusarium graminearum dsRNA mycovirus 4, aangetoon. 'n Virus van die Chrysoviridae familie, soortgelyk aan Penicillium chrysogenum virus, het die tweede meeste voorgekom in die wingerd monster. Hierdie studie demonstreer die suksesvolle toepassing van 'n kort reeks volgorde-bepalingstegnologie soos die Illumina platform, vir die opstel van 'n virusprofiel van 'n geinfekteerde wingerd. Sover ons kennis strek is hierdie die eerste aanwending van die Illumina tegnologie vir hierdie doel.

Vitis vinifera L. représente l’une des cultures les plus répandues dans les pays producteurs de vin, laquelle est soumise à de nombreuses contraintes environnementales pouvant favoriser l’émergence des maladies de dépérissement du bois (MDB). La famille des Botryosphaeriaceae est responsable du Botryosphaeria dieback, provoquant des chancres et des nécroses qui conduisent à une dépréciation de la qualité du vin, voire à la mort des ceps. Les méthodes de lutte sont peu efficaces. Sept espèces sont retrouvées dans le vignoble français dont B. dothidea, D. intermedia, D. mutila, D. seriata, Do. viticola, N. parvum et L. viticola. Nous avons étudié différents traits d’histoire de vie de ces agents pathogènes : (i) leur agressivité in planta, (ii) leur adaptation à des contraintes environnementales (e.g. température, fongicides), (iii) la présence de mycovirus, pour acquérir des connaissances sur leur pouvoir adaptatif face aux contraintes environnementales et expliquer la variabilité de leur agressivité. En complément, l’évaluation de la sensibilité de cultivars de Vitis face à une infection par N. parvum et D. seriata a été réalisée, et le potentiel de défenses de différents cépages (Ugni Blanc, Cabernet-Sauvignon et Merlot) a été étudié. L’ensemble des travaux menés ont permis de révéler des espèces très agressives telles que N. parvum et L. viticola par rapport à D. seriata, lors d’inoculations en serre sur des boutures. Les températures optimales de croissance déterminées montrent que certaines espèces (ex. Lasidiplodia spp.) sont mieux adaptées à des températures élevées (33°C). Par ailleurs, la sensibilité de 65 souches et génotypes a été testée pour 9 fongicides avec des modes d’action différents (inhibiteurs de la respiration mitochondriale, de la biosynthèse des stérols, du cytosquelette, multi-sites, etc.). De nombreuses espèces sont peu ou pas sensibles à certains de ces fongicides et des souches résistantes ont été trouvées avec un facteur de résistance pouvant atteindre plus de 1000. D’autre part, la détection de mycovirus au sein des 65 isolats a permis d’identifier la présence de 6 mycovirus, dont Neofusicoccum luteum mitovirus 1 et Neofusicoccum luteum fusavirus 1. L’évaluation du potentiel de défense des trois cultivars Vitis face à une infection par N. parvum et D. seriata a montré des réponses différentes entre cépages et en fonction de l’agent pathogène. In fine, des analyses croisant les différents traits d’histoire de vie et les interactions plante-pathogènes ont été faites, et l’ensemble des résultats nous a fourni de nouvelles pistes d’étude pour lutter contre ces agents pathogènes. / Vitis vinifera L. is largely cultivated in countries producing wine but an increase in grapevine trunk diseases (GTDs) have been observed due to the attack of several fungal pathogens including those belonging to the Botryosphaeriaceae family (Botryosphaeria dieback). Seven species were isolated in the French vineyards B. dothidea, D. intermedia, D. mutila, D. seriata, Do. viticola, N. parvum and L. viticola. Nowadays, no efficient products are available to control these diseases. Studying, different life traits of 65 strains of different genotypes of the Botryosphaeriaceae’s family, known to have members displaying different aggressiveness, would lead to a better understanding of these wood pathogens. Their in planta aggressiveness, their adaptation towards environmental pressures (temperature, fungicides), and the detection of mycoviruses were carried out. In order to have a better comprehension of the interaction within the plant, the expression analysis of genes involved in the plant defense were assayed upon 3 cultivars (Cabernet Sauvignon, Merlot, and Ugni-Blanc) but also on two species (N. parvum and D. seriata). L. viticola, and N. parvum, were shown to be more aggressive than D. seriata and. L. viticola is more adapted to higher temperature (33°C). Moreover, the strains tested with 9 different fungicides (mitochondrial respiratory, sterol biosynthesis, cytoskeleton or multisite inhibitors, etc.) showed lower sensitivity within some species, (with a resistance factor reaching a 1000). In addition, at least 6 mycoviruses were characterized. Amongst them, two mycoviruses were isolated from a N. luteum strain and were fully sequenced (Neofusicoccum luteum mitovirus 1 and Neofusicoccum luteum fusavirus 1). The three cultivars infected with either N. parvum or D. seriata showed different gene responses between themselves but also between the different strains inoculated. These different studies are giving us more information upon these Botryospheriaceae fungi, to find out new efficient or complementary methods in order to control GTDs

Les virus de l’enroulement de la vigne (Grapevine leafroll-associated virus, GLRaV) sont répandus mondialement et transmis à la vigne uniquement par cochenilles (Coccoidea). En France, l’enroulement viral affecte particulièrement les vignobles des régions septentrionales.L’approche biologique de la vection a montré la capacité de Phenacoccus aceris à transmettre à la vigne les GLRaV-1, -3, -4, -5, -6, -9 et ceux du bois strié Grapevine virus A et B. Cette étude est la première démonstration de la transmission du GLRaV-6 et confirme l’absence de spécificité des cochenilles dans la transmission des Ampelovirus. Les larves néonates de P. aceris et de Neopulvinaria innumerabilis représentent un stade de développement efficace pour la transmission de ces virus. En conséquence, leurs capacités vectrices, associées à leur fort potentiel de dissémination anémophile, impliquent un risque important de dispersion naturelle de ces virus dans un vignoble infesté. Les relevés sur quatre parcelles distinctes montrent que Parthenolecanium corni, Pulvinaria vitis, Heliococcus bohemicus et P. aceris sont communes, chaque vignoble différant par la diversité spécifique, le taux de ceps infestés et l’abondance des cochenilles. L'étude épidémiologique prouve le rôle des cochenilles dans la dispersion de l’enroulement viral dans les vignobles septentrionaux. A Bonzon, la responsabilité de P. aceris dans la diffusion rapide du GLRaV-1 est mise en évidence. Cette découverte représente la première preuve en Europe d’une dispersion naturelle du GLRaV-1. A Marsannayla-Côte, l’incidence du GLRaV-1 reste faible, la colonie de P. aceris ne semblant avoir qu’un rôle très limité dans la diffusion de la maladie. L'épidémiologie moléculaire à Bonzon révèle une diversité génétique importante du GLRaV-1 à l’échelle parcellaire et fournit pour la première fois des données sur le polymorphisme génétique d'une population de GLRaV-1 ayant été dispersée par des cochenilles. / Grapevine leafroll viruses (Grapevine leafroll-associated virus, GLRaV) are present worldwide and transmitted to grapevine only by scale insect vectors (Coccoidea). In France, leafroll disease is present in all vine-growing areas, particularly in north-eastern regions. The biological approach of transmission allowed us to show the capacity of the mealybug Phenacoccus aceris to transmit the viruses GLRaV-1, -3, -4, -5, -6, -9 and the rugose wood viruses Grapevine virus A and B. This study represents the first evidence of the transmission of GLRaV-6 and confirms the absence of mealybug specificity in the transmission of Ampelovirus. First instar nymphs of P. aceris and of Neopulvinaria innumerabilis represent a very efficient development stage in the transmission of leafroll and rugose wood viruses. As a consequence, their vector capacities associated with the high potential of dispersal of these nymphs imply an important risk of natural spread of viruses in an infested vineyard. The entomological monitoring on 4 plots shows that Parthenolecanium corni, Pulvinaria vitis, Heliococcus bohemicus and P. aceris are common in vineyards, each site differing by the specific diversity, the level of infested stocks and the abundance of scale insects on stocks. The epidemiological study proves the role of scales insects in the dispersal of leafroll disease in the vineyards of north-eastern France. In Bonzon, the major role of P. aceris in the rapid spread of the GLRaV-1 is demonstrated. This finding represents the first report in Europe of a natural spread of GLRaV-1. In Marsannay-la-Côte, the incidence of the GLRaV-1 remains low and the colony of P. aceris, not associated to grapevine, seems to have only a very limited role in the disease spread. The molecular epidemiology study in Bonzon reveals an important genetic diversity of GLRaV-1 within a signle plotand supplies for the first time information on the genetic polymorphism of a GLRaV-1population being spread by scale insects.

Le suivi et la connaissance de la phénologie de la vigne sur plusieurs saisons sont des informations essentielles qui permettent de caractériser les régions viticoles, d’étudier le changement climatique et de planifier des pratiques agricoles telles que l'irrigation, la fertilisation, l'application de pesticides et la vendange à l'échelle parcellaire. La plupart des études menées sur de la phénologie de la vigne, considèrent la parcelle comme une unité de gestion homogène, sans tenir compte de la variabilité spatiale qui existe à cette échelle. Sur la base de travaux précédents qui mettent en évidence une forte variabilité intra-parcellaire en viticulture, ce travail de thèse vise à caractériser la variabilité spatiale de la phénologie de la vigne et les principaux facteurs qui la déterminent à l’échelle d’une parcelle viticole. Il vise aussi à en proposer un modèle de prédiction spatiale qui considère la variabilité de la phénologie de la vigne à cette échelle. Pour répondre à ces objectifs, quatre parcelles expérimentales situées dans la Vallée du Maule (Talca, Chili) ont été utilisées. Celles-ci correspondent aux principaux cépages rouges (Cabernet Sauvignon et Carménère) et blancs (Chardonnay et Sauvignon Blanc) cultivés au Chili. Ce travail a été réalisé tout au long 6 années de 2009 et 2015, au cours desquelles entre de deux et quatre séries des mesures ont été effectuées selon la parcelle viticole. Pour chaque parcelle, une grille régulière de 12 sites d'échantillonnage par hectare a été définie, sur chaque site, des mesures de la phénologie de la vigne, de la maturité des baies (accumulation des sucres), de l’état hydrique de la plante, de l’expression végétative, du rendement, des variables climatiques (température et hygrométrie), des propriétés physique du sol, entre autres, ont été réalisées. Les principaux résultats ont montré l'existence d’une variabilité spatiale de la phénologie de la vigne importante à l’échelle intra-parcellaire. Cette variabilité a été observée autant pour tous les stades phénologiques clés (débourrement, floraison et véraison) et pour l’accumulation des sucres dans les baies. Elle est structurée spatialement et stable au cours du temps. Son importance est similaire à la variabilité observée à des échelles spatiales régionale. Au niveau intra parcellaire, la topographie (différence d'altitude) a été identifiée comme le principal facteur d’influence sur la variabilité spatiale de la phénologie et de l’accumulation des sucres dans les baies. Dans le cas où la variabilité de la topographie de la parcelle viticole est faible, les caractéristiques du sol sont le second facteur expliquant la variabilité spatiale de la phénologie, tandis que les variables de la plante (expression végétative et rendement) expliquent la variabilité observée dans l'accumulation de sucre. La stabilité temporelle de la variabilité spatiale des stades phénologiques et de l'accumulation des sucres dans les baies, a permis de proposer un modèle spatial empirique qui permet d’estimer la valeur ces variables à l’échelle d’une parcelle viticole. L’originalité de l’approche proposée est d’utiliser une mesure ponctuelle de la phénologie ou de la teneur en sucres des baies, effectuée dans la parcelle viticole (site de référence) et une combinaison de coefficients site-spécifiques estimés à partir des données historiques. Ce modèle spatial permet d’obtenir des estimations de meilleure qualité en comparaison avec des méthodes classiques d’échantillonnage. Il permet d’obtenir des cartes pour les stades phénologiques clés et pour l’accumulation des sucres. Cette méthode pourrait être utilisée comme un outil pratique pour la planification de la gestion modulée des opérations au niveau intra-parcellaire, où la connaissance de la phénologie est essentielle pour la prise de décisions. / The knowledge and monitoring of grapevine phenology over several seasons are important requirements for the characterization of vine regions, climate change studies and planning of various production activities such as irrigation, fertilization, phytosanitary applications and harvesting at the vine field scale. However, the main studies developed on grapevine phenology consider the vine field as a homogeneous unit of management and do not take into account the spatial variability observed at this spatial scale. Based on previous studies highlighting a significant variability at the within field level in viticulture, this doctoral research aims to characterize the spatial variability of grapevine phenology at the vine field scale, relating the main factors that determine this variability and proposing a spatial prediction model that considers the variability of phenology. In order to answer the above objectives, experiments were carried out in four vine fields located in the Maule Valley (Talca, Chile), considering the main red (Cabernet Sauvignon and Carménère) and white (Chardonnay and Sauvignon Blanc) cultivars planted in Chile. This experiment was carried out over 6 years between years 2009 and 2015. Within each vine field, a regular grid with 12 sampling sites per hectare was defined. Measurements of grapevine phenology, berry maturity (sugar accumulation), plant water status, vegetative expression, yield, climatic variables (temperature and relative humidity), soil physical properties, among others, were performed on each site. The main results showed the existence of a significant spatial variability of the phenological development at the within-field scale, observed for both key phenological stages (budburst, flowering and veraison) and sugar accumulation in berries. This spatial variability was spatially organized and stable over seasons, being comparable even with the observed variability at important spatial scales such as regional or vine valley. At the within-field scale, topography (elevation difference) was identified as the main integrative factor affecting the spatial variability of both grapevine phenology and maturity. If there is no variability in the topography, the soil characteristics become the second factor of the spatial variability of grapevine phenology, while plant variables (vegetative expression and yield) explained the observed variability in sugar accumulation at this scale. The temporal stability observed for the spatial variability of the phenological stages and sugar accumulation of berries allowed an empirical spatial model to be proposed. The model characterizes the spatial variability of these variables at the vine field scale. The originality of the approach is to use a single measurement of the grapevine phenology or sugar accumulation in the berries performed in the field (reference site) and a combination of site-specific coefficients estimated through historical data. The spatial model presented the best results when compared with classical sampling methods, allowing maps of key phenological stages and sugar accumulation to be obtained. This methodology could be used as a practical tool for the planning site-specific management operation at the vine field scale where phenology is essential for decision-making.

Chez la vigne, les gibbérellines activent le débourrement des bourgeons latents et stimulent la formation de vrilles mais contrairement à Arabidopsis, celles-ci semblent inhiber la formation d'inflorescences. Par ailleurs, comme la floraison de la vigne n'est pas sensible à la photopériode,on peut se demander si l'orthologue du gène FT (VvFT) a tout de même un rôle intégrateur au niveau des feuilles et s'il active l'expression de l'orthologue du gène LFY (VFL). Dans la première partie de ma thèse, nous avons conduit une analyse moléculaire avec un matériel original : un porte-greffe 41 B transformé avec une construction contenant le gène VvFT sous contrôle du promoteur 35S et une plante dérivée du Pinot Meunier, portant une mutation dans le gène GA-INSENSITIVE (GAl). Notre étude montre que les gibbérellines ou/et le gène VvFT activent les gènes de floraison comme VFL. mais avec des réponses très différentes entre la vrille, les bourgeons latents et les inflorescences.Dans la seconde partie de ma thèse, nous nous sommes intéressés au silencing. Nous avons produit des plantes transgéniques de la lignée PN40024 contenant soit le gène codant la GFP, soit une construction tige-boucle GF-FG, soit les deux. Les cals embryogènes transgéniques GFP et GFP+GF-FG sont fluorescents. Par contre, nous avons observé une disparition totale de la fluorescence chez ces PN40024 GFP+GF-FG, dès l'apparition des premières feuilles et chez la plante entière. L'étude moléculaire a mis en évidence des petits ARNs de 21 nt et 24nt produits à partir de la construction tige-boucle GF-FG. Des petits ARNs secondaires de 21 nt produit à partir de la séquence de la GFP ont été également été détectés. / In grapevine, gibberellins activate latent bud and stimulate the formation of tendrils but in contrast to Arabidopsis, they appear to inhibit the formation of inflorescences. Moreover, as the flowering of the grapevine is not sensitive ta photoperiod, one might wonder whether the ortholog of the FTgene (VvFT) still has an integrative raie in leaves and it activates the expression of the ortholog ofLFY gene (VFL). ln the first part of my thesis, we conducted a molecular analysis with original material: a rootstock 41 B transformed with a construct containing the VvFT gene under the control of the 35S promoter and a derivative of the plant Pinot Meunier, carrying a mutation in the GA-INSENSITIVE gene (GAl). Our study shows that gibberellins and 1 or the gene VvFT activate genes in flowering as a VFL, but with very different responses between the tendril, latent buds and inflorescences.ln the second part of my thesis, we are interested in silencing. We produced transgenic plants of the PN40024 which line containing either the gene encoding GFP, a stem-loop structure GF-FG, orbath. The embryogenic callus transgenic GFP and GFP + GF-FG fluoresce. We observed acomplete disappearance of fluorescence in PN40024 GFP + GF-FG, from the first leaves appear and in the whole plant Molecular analysis revealed small RNAs of 21 nt and 24nt produced from the stem-loop structure GF-FG. Small secondary 21 nt RNAs produced from the sequence of the GFP were also detected.

Le sujet de l’adaptation aux changements climatiques est devenu l’un des sujets contemporains les plus importants dans la vigne. Une grande focalisation a été mise sur la compréhension des effets du porte-greffe sur la croissance du scion, l’absorption des nutriments, et la tolérance au stress, dans l’objectif final de développer de nouveaux porte-greffes qui facilitent l’adaptation au changement climatique. L’objectif de cette thèse est d’examiner comment les différences dans la résistance à la sécheresse entre les génotypes peut résulter en de grandes différences dans leur capacité à maintenir leur croissance racinaire en situation de stress. Une meilleure compréhension sur la manière dont la structure, la croissance racinaire et l’absorption d’eau répondent au stress nous permettra de mieux comprendre quels sont les aspects de la physiologie racinaire qui contribuent à la tolérance face à la sécheresse. Des recherches précédentes qui s’étaient focalisées sur l’absorption d’eau racinaire chez la vigne ont suggéré que l’absorption d’eau racinaire pouvait être fortement liée à la vitesse de croissance racinaire instantanée (voir Gambetta et al. 2013). Cette observation implique que des différences entre les génotypes dans la résistance face à la sécheresse pourrait largement résulter de leur capacité à maintenir la croissance racinaire en conditions de stress. Deux porte-greffes de vigne avec des capacités contrastées en matière de résistance à la sécheresse, le Riparia Gloire de Montpellier (RGM) et le 110 Richter (110R) ont été sélectionnés pour étudier dans cette thèse. RGM est considéré comme sensible à la sécheresse, tandis que 110R est fortement résistant à la sécheresse (Carbonneau 1985). La thèse a examiné la relation entre la croissance racinaire et la capacité de résistance à la sécheresse en évaluant la vitesse de croissance racinaire, la conductivité hydraulique à travers deux variétés de porte-greffe en conditions de déficit en eau. Le niveau de l’expression des gènes d’aquaporines (via la qPCR et l’ARNseq) et leur contribution à la conductivité hydraulique racinaire ont été analysés dans les radicelles afin d’obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes impliqués dans la régulation de l’absorption de l’eau racinaire et la conductivité hydraulique au cours du développement et en réponse à un manque d’eau.Le traitement de stress d’eau prolongé a diminué le potentiel hydraulique de la plante. La croissance racinaire individuelle est très hétérogène : bien que le traitement de sécheresse réduise l’élongation racinaire en moyenne, la vitesse de croissance racinaire varie tout de même énormément. Un haut niveau de stress hydrique a réduit significativement la vitesse de croissance racinaire moyenne à la fois pour RGM et 110R. Globalement, la vitesse de croissance racinaire moyenne a montré une tendance réduite au cours du développement de la plante. La température du sol est aussi un facteur qui affecte la croissance racinaire. Pour RGM et 110R, en conditionsIIde bon arrosage et de stress hydrique, la vitesse de croissance quotidienne moyenne a été positivement corrélée avec la température du sol quotidienne moyenne. En conditions de bon arrosage, des vitesses de croissance racinaires plus importantes ont été constamment observées chez 110R par rapport à RGM, ce qui pourrait être une explication possible de sa meilleure résistance à la sécheresse par rapport à 110R. [...] / The subject of adaptation to climate change has become one of the most important contemporary topics in grapevine. Much focus has been placed on the understanding of rootstocks effects on scion growth, nutrient uptake, and tolerance to stress, with the ultimate goal of developing novel rootstocks that facilitate adaptation to a changing climate. The purpose of this thesis is to examine how differences in drought resistance between genotypes could result largely from differences in their ability to maintain root growth under stress. A better understanding of how root structure, growth, and water uptake respond to stress will allow us to better understand what aspects of root physiology contribute to drought tolerance. Previous research focused on root water uptake in grapevine suggested that root water uptake could be tightly coupled to a root’s instantaneous rate of growth (see Gambetta et al. 2013). This observation implies that differences in drought resistance between genotypes could result largely from their ability to maintain root growth under stress. Two grapevine rootstocks with contrasting drought resistance capacity, Riparia Gloire de Montpellier (RGM) and 110 Richter (110R), were selected to study in this thesis. RGM is considered as sensitive to drought, while 110R is highly resistant to drought (Carbonneau 1985). The thesis examined the relationship between root growth and drought resistant capacity by assessing root growth rate, hydraulic conductivity across two rootstock varieties subjected to water deficit. The role of aquaporin gene expression (via qPCR and RNAseq) and their contribution to root hydraulic conductivity were analyzed in fine roots in order to obtain a better understanding on the mechanisms involved in the regulation of root water uptake and hydraulic conductivity across development and in response to water deficit.Prolonged water stress treatment decreased plant water potential. Individual root growth is very heterogeneous, although drought treatment reduces root elongation on average, individual root growth rate still varies enormously. High level of water stress significantly reduced average root growth rate for both RGM and 110R. Globally, average root growth rate showed a decreased trend over plant development. Soil temperature is also a factor that affects root growth. For both RGM and 110R, under both well-watered and water-stressed conditions, average daily root growth rate was positively correlated with average daily soil temperature. Under well-watered conditions, higher root growth rates were constantly observed in 110R compared to RGM, which could be one possible explanation for the higher capacity in drought resistance of 110R.Root hydraulic conductivity (Lpr) was influenced by both water stress treatment and plant developmental stage. Generally, for both RGM and 110R, Lpr was significantly reduced under water stress in early stage. In mid and late stages, no significant differences in Lpr were observedIVbetween well-watered and water-stressed plants. Changes in individual root Lpr in response to pre-dawn leaf water potential (ᴪpredawn) were investigated as well. Lpr showed a fast drop in the beginning of water stress treatment when ᴪpredawn was higher than -0.5 MPa. However, with ᴪpredawn getting more negative, e.g. from -0.4 MPa to -2.0 MPa, the range of Lpr values measured in our study maintained constant. Lpr of well-watered plants decreased as well even though their ᴪpredawn was maintained at a high level (< 0.1 MPa) during the period of the experiment. [...]

Un déploiement optimal de variétés résistantes nécessite une excellente connaissance des relations entre la vigne et P. viticola. Ces connaissances fondamentales pourront ensuite alimenter les stratégies pour le développement de variétés durablement résistantes au vignoble. Bianca est une variété de vigne résistante au mildiou qui possède le gène résistance Rpv3. Cette variété est résistante à la plupart des souches de P. viticola. Cependant, une souche virulente capable de l’infecter a été isolée. Dans ce projet, un pathosystème original, fondé sur la variété Bianca confrontée à une souche avirulente et à une souche virulente de P. viticola, a été utilisé pour obtenir une image complète de l'impact sur la vigne de l'infection par P. viticola en situation compatible et incompatible, en combinant des études de physiopathologie avec des analyses métabolomiques par spectrométrie de masse à haute résolution et par résonance magnétique nucléaire. Parallèlement, l'identification de métabolites et de séquences géniques spécifiques de P. viticola a permis le développement de méthodes de suivi dynamique de l'infection, grâce à la PCR quantitative et à la quantification de lipides caractéristiques de l'agent pathogène. / Optimal deployment of resistant varieties requires an excellent knowledge of the relationship between grapevine and P. viticola. This fundamental knowledge can then feed the strategies for the development of grapevine varieties with sustainable resistance. Bianca is a downy mildew-resistant grapevine variety, due its Rpv3 resistance gene. This variety is resistant to most strains of P. viticola. However, a virulent strain capable of infecting Bianca has recently been isolated. In this project, we use this original pathosystem to obtain a complete picture of the impact P. viticola infection on grapevine, by combining physiopathological studies with metabolomic analyses. In addition, the identification of specific metabolites and gene sequences from P. viticola has allowed the development of original methods for dynamic monitoring of the infection process, through quantitative PCR and quantification of specific lipids.

Les récepteurs PRR (Pattern-recognition receptors) jouent un rôle clé dans l’immunité des plantes en assurant la reconnaissance d’éliciteurs, des motifs moléculaires associés aux microorganismes (MAMP) qui témoigne de leur présence microbienne. La perception de ces MAMPs constitue le premier système de détection d’agents potentiellement pathogène, et déclenche des mécanismes de défense qui ont pour but de bloquer leur développement.Cette étude met en lumière comment la vigne (Vitis vinifera) perçoit deux MAMPs : le peptide flg22 dérivé de la flagelline et la chitine, des motifs conservés existant dans la plupart des espèces bactériennes et fongiques, respectivement. Cette étude analyse les événements précoces de signalisation, l’expression de gènes de défense activés par ces MAMPs et l’efficacité de la résistance induite contre les agents de la pourriture grise et du mildiou de la vigne. Si nos résultats suggèrent que des systèmes de perception pour ces deux MAMPs existent chez la vigne, aucun récepteur PRR n’est actuellement connu pour cette plante cultivée.La disponibilité du génome de la vigne nous a permis d’identifier in silico des récepteurs putatifs (VvFLS2, VvCERK1-3 et VvCEBiP1-2) pouvant fonctionner comme PRR respectif de flg22 et de chitine. Leur analyse fonctionnelle a été réalisée d’une part par complémentation des mutants correspondants d’Arabidopsis et, d’autre part, par une stratégie d’extinction de gène chez la vigne.Nos résultats ont permis d’identifier VvFLS2, le récepteur de la vigne à la flagelline bactérienne. La fonction de VvFLS2 a été démontrée en restaurant la réponse à flg22 du mutant fls2 d’Arabidopsis. Ainsi, nos travaux sont les premiers à décrire un couple PRR-MAMP actif chez la vigne. Nous avons également comparé les capacités de perception de VvFLS2 et du récepteur d’Arabidopsis, AtFLS2, envers des épitopes flg22 provenant de bactéries endophytes ou pathogènes. Nos données montrent clairement que VvFLS2 reconnait différemment les peptides flg22 des différentes bactéries et suggèrent que la flagelline de la bactérie bénéfique Burkholderia phytofirmans a évolué pour échapper au système de reconnaissance immunitaire de la vigne. Nous avons également obtenu des données préliminaires concernant le système de perception de la chitine chez la vigne et montré que VvCERK3 pourrait être un orthologue fonctionnel d’AtCERK1 en restaurant partiellement le burst oxydatif induit par la chitine dans le mutant cerk1-2 d’Arabidopsis. / Pattern-recognition receptors (PRRs) play a key role in plant immunity by assuring recognition of microbe-associated molecular patterns (MAMPs), signature of microbial presence. MAMP perception constitutes the first layer of pathogen detection and activates defense mechanisms that aim to block the intruder. This study brings an insight into how grapevine (Vitis vinifera) perceives two MAMPs: the flagellin-derived flg22 peptide and chitin, which are conserved motifs occurring over the whole bacterial and fungal classes, respectively. This study analyzed MAMP-triggered early signaling events, defense gene expression and also the efficiency of elicited defense against gray mold and downy mildew diseases. These two MAMPs are active in grapevine suggesting that perception systems exist. So far, no PRR is known for this crop.Given the availability of grapevine genome, we could identify in silico putative grapevine receptors (VvFLS2, VvCERK1-3 and VvCEBiP1-2) that might function as PRRs for flg22 and chitin, respectively. Their functional characterization was firstly achieved by complementation assays in the corresponding A. thaliana mutants and, secondly, by a gene silencing strategy in grapevine.Our results permitted the identification of VvFLS2, the V. vinifera receptor for the bacterial flagellin. The function of VvFLS2 was demonstrated by restoring the flg22 responsiveness in the Arabidopsis fls2 null mutant. Thus, our work provides the first description of an active grapevine PRR-MAMP pair. We further compared VvFLS2 and the Arabidopsis receptor, AtFLS2, in their capability to perceive flagellin-derived flg22 epitopes from endophytic or pathogenic bacteria. Our data clearly show that VvFLS2 differentially recognizes flg22 from different bacteria and suggest that flagellin from the beneficial plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) Burkholderia phytofirmans has evolved to evade grapevine immune recognition system. We also obtained preliminary data on chitin sensing system in grapevine and show that VvCERK3 might be a functional ortholog of AtCERK1 by partly restoring the oxidative burst triggered by chitin in the Arabidopsis cerk1-2 mutant.

L'ambition de cette thèse était de proposer un nouvel élan pour la création variétale chez la vigne, incluant les connaissances et les derniers outils de la recherche. En effet, la viticulture française comme d'autres filières agricoles doit aujourd'hui faire face à 3 grands défis: la réduction des intrants phytosanitaires (plan Ecophyto 2018), les changements climatiques, et de nouveaux concurrents, notamment les pays du Nouveau Monde. La création variétale, qui a été peu exploitée chez la vigne, peut être une des solutions pour répondre à ces défis.S'appuyant sur un génotypage dense, plusieurs outils et concepts innovants – réunis sous le terme de sélection génomique (GS) – ont vu le jour ces dernières années en sélection animale, qui permettent de prédire les phénotypes des individus seulement génotypés.Afin d'atteindre notre but, nous avons évalué et comparé l'efficacité de la GS et de la sélection assistée par marqueur (SAM) « classique », basée sur la génétique d'association « genome-wide » (GWAS) chez la vigne. Le potentiel théorique des deux méthodes a été évalué dans une étude de simulation, puis sur des données réelles.Nous montrons que la GS est plus pertinente que la SAM « classique » pour prédire les phénotypes et ce pour des caractères complexes et / ou structurés. Cependant la GS couplée aux résultats issus de la GWAS semble être une méthode intéressante lorsque le marquage moléculaire est non limitant. Finalement, nous discutons des conditions d'utilisation de la GS en termes économiques et d'efficacité au cours du temps. Nous proposons trois scénarios fonction de l'investissement de départ et des besoins en termes de création variétale. / The aim of this PhD project was to provide a new impulse for grapevine breeding, applying the latest knowledge and research tools on this species. Indeed, French viticulture, as well as various other agricultural sectors, faces today three major challenges: how to reduce phytosanitary inputs (Ecophyto 2018), impact of climatic changes and new competitors on the market, especially New World countries. Plant breeding in grapevine has not been much exploited until today, but could be a solution to these challenges.Several innovative tools and concepts have seen the light in animal breeding in the last decade. Using high density genome-wide marker information and advanced statistical models, phenotypes can be predicted for individuals that were merely genotyped. The method termed genomic selection (GS) is implementing this type of approach.To achieve our aim, we evaluated and compared the efficiency of GS and “classical” marker-assisted selection (MAS), based on genome-wide association study (GWAS) for grapevine. The theoretical potential of the two methods was evaluated in a simulation study but also on real data.We show that GS is more relevant than “classical” MAS to predict phenotypes of complex and / or structured traits. However, the combination of GS with results from GWAS seems to be of particular interest if the number of molecular markers available is adequate. Finally, we discuss GS implementation in terms of economic aspects and efficiency over time; we propose three scenarios differing by the initial investment required and the breeding objectives to be reached.