Thesis (DPhil (Chemistry))--Cape Peninsula University of Technology, 2019 / Occurrence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in freshwater systems may aggravate the water crisis currently being experienced in the Western Cape province of South Africa. However, there is dearth of data on the levels of PAHs, necessary for effective assessment of water quality as well as remediation strategies. This study therefore assessed levels of PAHs in two important freshwater systems in the Western Cape Province, South Africa. The potential of grape leaf litter for PAH abatement was also investigated. A solid-phase extraction - gas chromatography - flame ionisation detection (SPE-GC-FID) method was developed to simultaneously determine the 16 United States Environmental Protection Agency (US EPA) priority PAHs in environmental samples. Levels of 16 US EPA priority PAHs were assessed in water, sediment and plants from seven selected sites on the Diep and Plankenburg Rivers. Seasonal variations of some water quality parameters and PAHs levels in water and sediment samples were determined from the selected sites. Activated carbons produced from Vitis vinifera (grape) leaf litter were utilised for PAH-remediation. The SPE-GC-FID method developed for the 16 US EPA priority PAHs determination gave acceptable linearity (R2 > 0.999). Instrument detection limits ranged between 0.02 and 0.04 µg/mL and instrument quantification limits of between 0.06 and 0.13 µg/mL. Recovery studies were also acceptable (70.35 - 100.83%) with the exception of naphthalene that had lower recoveries. The average ∑16 PAHs detected in water samples at a given site, over a one-year period ranged from 73.90 to187.11 µg/L. The highest PAHs levels were detected in water samples from industrial areas of both rivers; chrysene (Chy) followed by benzo[a]anthracene (BaA) were the most abundant PAHs detected in water samples. Higher PAHs levels were detected in sediment samples relative to water samples; the average ∑16 PAHs detected in sediment samples at a given site, over a one-year period ranged from 6.048 to 39.656 µg/g. PAHs levels were also highest in sediment samples from industrial areas of the two rivers; benzo[b]fluoranthene (BbF) followed by benzo[k]fluoranthene (BkF) were the most abundant PAHs detected in sediment samples. The average ∑16 PAHs detected in plant samples [Phragmites australis (common reed) and Eichhornia crassipes (water hyacinth)] at a given site, ranged between 62.11 and 226.72 µg/g. Highest levels of PAHs were therefore detected in plant samples, suggesting possible bioaccumulation of PAHs in plant tissues. The bioaccumulation of PAHs by the plants also indicates the phytoremediation potential of these plants for PAHs remediation. The levels of PAHs measured in water and sediment samples were subjected to probabilistic risk assessment to predict the possibility of regulatory values being exceeded. The average percentage exceedence of 63.26 and 42.81 were obtained for PAHs in water samples of the Diep and Plankenburg Rivers respectively, while the corresponding average percentage exceedence obtained for sediment samples were 63.71 and 77.20. Vitis vinifera (grape) leaf litter showed enormous prospect as precursor for activated carbon. The yield of activated carbons obtained from grape leaf litter ranged from 44.65 to 58.40% and the Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area of up to 616.60 m2/g was obtained for activated carbons. The estimated adsorption capacities of the ZnCl2 and H3PO4 activated carbons for phenanthrene removal from aqueous solutions were 94.12 and 89.13 mg/g respectively. The environmental samples analysed were heavily contaminated with the 16 US EPA priority PAHs and the probabilistic risk assessment suggested risks of the carcinogenic PAHs at the levels measured in the environment. Vitis vinifera leaf litter, showed enormous potential as renewable precursor for activated carbon production, capable of removing varied contaminants from wastewater.

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La Flavescence dorée est une maladie à phytoplasme incurable qui affecte la vigne. Cette pathologie est uniquement transmise de plante à plante par la cicadelle vectrice Scaphoideus titanus. Malgré l'importance de cette maladie, peu d'études ont été menées sur le vecteur. Ce travail de thèse vise à apporter des connaissances sur la biologie et l'écologie de S. titanus mais aussi de manière plus générale sur l'écologie des insectes phytophages. Trois grands thèmes ont été abordés dans ce mémoire : i) les relations entre l'insecte et son environnement à travers l'influence des températures hivernales sur les œufs en diapause, ii) les relations de l'insecte avec sa plante hôte en examinant l'attractivité de cette dernière et le comportement alimentaire du vecteur, iii) les interactions entre congénères par l'étude du comportement d'agrégation des larves. Les résultats obtenus indiquent que 1) des températures froides ne sont pas indispensables à la levée de diapause mais affectent la protandrie en régulant le sex-ratio opérationnel, 2) l'attractivité de la plante hôte est en grande partie liée à sa couleur et il existe des différences de comportement en fonction du stade de développement, 3) les mâles et les femelles n'ont pas le même comportement alimentaire, ce qui pourrait expliquer leur différentes capacités de vection, 4) l'agrégation des larves ne semble pas due à un recrutement actif de leur part et pourrait contribuer à un transfert horizontal de phytoplasme d'insecte à insecte via la plante. A terme, ces connaissances pourront contribuer à l'élaboration de pistes alternatives à la lutte chimique actuelle contre cette cicadelle dans le cadre d'une réduction des intrants. / The Flavescence dorée is an incurable phytoplasma disease of grapevine. This pathology is exclusively transmitted from plant to plant by the leafhopper vector Scaphoideus titanus. Despite the importance of this disease, few studies have been conducted on the vector. This thesis aims to provide knowledge on the biology and ecology of S. titanus but also more broadly on the ecology of phytophagous insects. Three major themes were addressed in this thesis: i) the relationships between the insect and its environment through the influence of winter temperatures on diapausing eggs, ii) the relationships of the insect with its host plant by examining the attractiveness of the plant and the feeding behaviour of the vector, iii) interactions between congeners in the study of the aggregative behaviour of larvae. Our results indicate that 1) cold temperatures are not essential to break the diapause but contribute to protandry through operational sex ratio regulation, 2) the attractiveness of the host plant is largely due to its colour and different instars exhibit differences in behavioural choices, 3) males and females have different feeding behaviour which may explain their different efficiencies at vection, 4) the aggregation of larvae did not seem to result from active recruitment and could contribute to horizontal insect to insect transfer of phytoplasma through the plant. Such knowledge can contribute to the development of alternative S. titanus pest management techniques.

Le procédé innovant d’hydrodiffusion par micro-onde a été testé et validé pour la fabrication de jus de fruit sur des raisins, abricots et prunes. Ce procédé présente des avantages au niveau technique : rapidité d’extraction, pas de préparation de l’échantillon, aucun auxiliaire de fabrication. Il permet l’obtention de jus à partir de fruits difficiles à presser, avec une pasteurisation « in line » et des produits se différenciant nettement des jus commerciaux par leur couleur et texture.Le jus est expulsé du fruit sous l’effet de la vapeur produite in situ. A partir du fruit congelé, la déstructuration liée à la croissance des cristaux de glace facilite l’extraction. Les rendements le plus élevés sont obtenus à partir de fruits congelés, et à basse puissance. Une partie de l’eau des fruits est convertie en vapeur, mais peut être récupérée en utilisant un réfrigérant, ce qui permet d’atteindre des rendements proches des rendements de jus obtenus avec un prétraitement enzymatique et pressurage. Globalement, le jus a une composition proche de celle du jus présent dans le fruit ou obtenus par pressurage. La composition du jus expulsé des fruits change au cours de l’extraction. La concentration des composés présents dans la chair et hydrosolubles (sucres, acides, acides phénoliques) baisse nettement en fin d’extraction, tandis que les anthocyanes, présentes dans l’épiderme des raisins ou des prunes, montrent un pic de concentration lors de la phase d’expulsion rapide des jus. La teneur en procyanidines est nettement plus élevée que pour des jus obtenus par pressurage / The hydrodiffusion process was tested and validated for production of juices from grapes, apricots and plums. Its major advantages are speed, no sample preparation, no processing aid. It allows production of juices from hard-to-press fruits with an in line pasteurisation. The juices present original characteristics notable bright colours, texture, and a fresh fruit aroma.The juice is expulsed from the fruit by the pressure due to in situ vapour generation. The destructuration occuring in frozen fruits due to growth of ice crystals facilitate the juice expulsion. The highest yields are obtained from frozen fruits and at low power densities. Part of the water from the fruits is vaporised, and can be collected by use of a cooler, allowing to reach yields comparable to those obtained by pressing after an enzymatic pre-treatment. Juice composition is close to that of juice extracted by pressing, though with slightly lower concentrations of most soluble solids. The composition of juice changes along the extraction. The highly soluble compounds present in the fruit flesh mostly show a clear exhaustion at the end ofextraction. Anthocyans, present exclusively in the peel of the test fruits, present a maximum during the fast juice extraction phase. Procyanidin concentrations is much higher in juices obtained by hydrodiffusion than in conventional juices

Au cours de cette thèse, un isolat de sol de désert, Saccharothrix algeriensis NRRL B-24137, a été évalué pour ses propriétés bioactives contre le champignon phytopathogène Botrytis cinerea, pour sa colonization sur Vitis vinifera L., et Arabidopsis thaliana ainsi qu’en vue d’étudier les méchanismes de résistance systémique induite (ISR) contre B. cinerea. Les résultats obtenus nous ont permis premièrement de montrer que Sa. algeriensis NRRL B-24137 peut présenter des activités antifongiques contre B. cinerea et que des métabolites peuvent être responsables de cette activité antifongique. Bien que ces métabolites soient encore en cours d’étude et que cette étude mérite d’être approfondie, nous avons démontré ensuite les propriétés de colonisation de l’isolat du sol du désert chez la vigne. Les résultats ont permis de montrer que la souche peut former des populations rhizosphèriques ainsi que des sous-populations endophytiques chez des plants de vigne (Cabernet Sauvignon sur porte-greffe 44-53 M) à des étapes précoces de colonisation. Puis nous avons démontré que la souche bénéfique peut induire une résistance systémique contre B. cinerea. Bien que les mécanismes impliqués ne soient pas encore compris, des parties préliminaires de ces travaux démontrent que les expressions de gènes responsables de la production de glucanase, chitinase ainsi qu’un inhibiteur de polygalacturonase ne semblent pas potentialisés pendant le phénomène de résistance systémique. Enfin nous avons démontré l’interaction entre Sa. algeriensis NRRL B-24137 et Arabidopsis thaliana qui résulte dans une association intime dûe également à colonisation rhizosphèrique et endophytique de la plante modèle. La souche bénéfique peut églement induire un phénomène de résistance systémique sur A. thaliana contre B. cinerea et les analyses de plantes mutées ont permis de determiner des parties des mécanismes impliqués dans l’ISR aini que des nouveaux mécanismes impliqués qui peuvent être induits par des microbes bénéfiques / In this thesis, the desert soil isolate, Saccharothrix algeriensis NRRL B-24137, has been evaluated for its bioactive properties towards the phytopathogenic fungus Botrytis cinerea, for its colonization of Vitis vinifera L., and Arabidopsis thaliana as well as to study the mechanisms of induced systemic resistance (ISR) towards B. cinerea. The results obtained allowed us firstly to show that Sa. algeriensis NRRL B-24137 can exhibit strong antifungal properties towards B. cinerea and that some metabolites can be responsible of this antifungal activity. Although these metabolites are still under consideration and that this study needs further works, we have demonstrated then the colonization properties of the desert soil isolate with grapevine plants. The results showed that the strain can form rhizospheric as well as endophytic subpopulations with grapevine plants (Cabernet Sauvignon cultivar graffed on 44-53 M rootstock) at early step of colonization. Then we have demonstrated that the beneficial strain could induce a systemic resistance towards B. cinerea. Although the mechanisms are not yet well understood, preliminary parts of this work demonstrated that the genes responsible of glucanase production, chitinase as well as inhibitor of polygalacturonase activity do not seems to be primed during the systemic resistance phenomenon. Finally we demonstrated that the interaction between Sa. algeriensis NRRL B-24137 and Arabidopsis thaliana plants results in a close association due also to a rhizo- and endophytic colonization of the model plant. The beneficial strain can also induce a systemic resistance in A. thaliana towards B. cinerea and analyzes of plant mutants have allowed to determine parts of the mechanisms involved in ISR as well as new mechanisms that could be trigerred by beneficial microbes

L’activation des réponses immunitaires des plantes repose sur la reconnaissance de motifs moléculaires associés aux pathogènes (aussi appelés PAMP) par des récepteurs de l’immunité, également nommés PRR (pattern recognition receptors). La chitine, principal composant de la paroi des champignons, est un PAMP bien caractérisé qui induit des réponses de défense aussi bien chez les mammifères que chez les plantes.La première partie de cette étude met en évidence que deux chito-oligosaccharides, la chitine et le chitosan, agissent comme des PAMP chez la vigne (Vitis vinifera) puisqu’ils induisent des évènements précoces de signalisation, l’expression de gènes de défense et une résistance contre des agents pathogènes. Ces résultats suggèrent que des systèmes de perception existent chez la vigne. Une analyse phylogénétique a permis d’identifier trois récepteurs kinases à domaine LysM (LysM-RK ou LYK) chez V. vinifera (VvLYK1-1, -2, -3) appartenant au même clade que le récepteur à la chitine chez Arabidopsis et nommé AtCERK1 (Arabidopsis thaliana Chitin Elicitor Receptor Kinase 1). Leur analyse fonctionnelle a été réalisée par complémentation du mutant d’Arabidopsis Atcerk1, affecté dans la perception de la chitine. Nos résultats montrent que VvLYK1-1 et VvLYK1-2, mais pas VvLYK1-3, complémentent fonctionnellement le mutant Atcerk1 en restaurant l’activation des MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinases) et l’expression de gènes de défense induits par les chito-oligosaccharides. De plus, l’expression de VvLYK1-1 chez Atcerk1 restaure la résistance basale à l’agent de l’oïdium de la vigne (Erysiphe necator).La seconde partie du projet s’est focalisée sur les éliciteurs oligosaccharidiques de type « damage-associated molecular patterns (DAMP) ». Ces molécules endogènes peuvent provenir de la dégradation de la paroi lors d’une attaque et sont capables d’activer les réponses immunitaires de la plante. Les DAMP les mieux caractérisés actuellement sont les oligogalacturonates (OG), des fragments de pectine qui induisent des réponses immunitaires chez de nombreuses espèces végétales dont l’activation de MAPK, la production d’H2O2, l’expression de gènes de défense et le dépôt de callose. Nous avons montré dans cette étude que les xyloglucanes (Xh), des fragments d’hémicellulose pariétale purifiés, induisaient l’activation de MAPK et l’expression de gènes de défense chez la vigne et Arabidopsis, afin d’induire une résistance contre le champignon nécrotrophe Botrytis cinerea. Les Xh induisent également la production de resvératrol, une phytoalexine majoritaire chez la vigne, et un dépôt de callose chez Arabidopsis. Par une approche génétique, nous avons identifié certains composants de la signalisation induite par les Xh chez Arabidopsis. L’utilisation de mutants suggère que la résistance induite par les Xh contre B. cinerea est dépendante des voies de la camalexine, de l’acide salicylique, de l’acide jasmonique et de l’éthylène chez Arabidopsis. De manière globale, nos résultats mettent en lumière que les xyloglucanes peuvent être considérés comme de nouveaux éliciteurs de l’immunité chez la vigne et Arabidopsis. / Activation of the plant immune responses requires recognition of common pathogen-associated molecular pattern (PAMP) by their cognate pattern recognition receptors (PRR). Chitin, a major component of fungal cell walls, is a well-known PAMP that triggers defense responses in several mammal and plant species.In the first part of this study, we show that two chitooligosaccharides, chitin and chitosan, act as PAMPs in grapevine (Vitis vinifera) as they elicit immune signaling events, defense gene expression, and resistance against pathogens. These two PAMPs are active in grapevine suggesting that at least one perception system exists. Phylogenetic analysis clearly distinguished three V. vinifera LysM Receptor Kinases (VvLYK1-1, -2, -3) located in the same clade as the Arabidopsis Chitin Elicitor Receptor Kinase 1 (AtCERK1), which mediates chitin-induced immune responses. Their functional characterization was achieved by complementation assays in the Atcerk1 mutant, impaired in chitin perception. Our results provide evidence that VvLYK1-1 and VvLYK1-2, but not VvLYK1-3, functionally complement the loss of AtCERK1 function by restoring chitooligosaccharide-induced MAPK activation and immune gene expression. Moreover, expression of VvLYK1-1 in Atcerk1 restored penetration resistance to the non-adapted grapevine powdery mildew (Erysiphe necator).The second part of this study focused on damaged-associated molecular patterns (DAMP), endogenous molecules that can be released from the plant cell wall during an attack and activate the plant innate immunity. Until now, the best characterized DAMPs are oligogalacturonides (OG) coming from pectin fragments that induce innate immune responses in various plant species, including MAPK activation, H2O2 production, defense gene expression and callose deposition. In this study, we showed that purified xyloglucans (Xh), derived from the plant cell wall hemicellulose, elicit MAPK activation and immune gene expression in grapevine (V. vinifera) and Arabidopsis to trigger induced resistance against the necrotrophic fungus Botrytis cinerea. Xh also elicit the production of resveratrol, the main grapevine phytoalexin, and callose deposition in Arabidopsis. Using a genetic approach, we identified some signaling components of Xh-induced immunity. The use of Arabidopsis mutants suggests that Xh-induced resistance against B. cinerea is dependent on the camalexin, salicylate, jasmonate and ethylene pathways. Taken together, our data highlight that Xh can be considered as new elicitors of grapevine and Arabidopsis immunity.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Julius Blum.pdf: 529195 bytes, checksum: f22e38fddc3f7dc09890ece44ddbb80b (MD5) Previous issue date: 2008-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Gypsum applied on the soil surface reduces subsoil Al3+ toxicity and increases the Ca2+ and S-SO42- levels, promoting better development of plant roots. Gains in productivity has observed with the use of gypsum in annual and perennial crops, but lacking studies regarding to gypsum application on grapevines. The aim of this study was to evaluate the effect of gypsum on soil chemical attributes and the production of the ‘Niagara Rosada’ grape. A field trial was carried out in a 8 years old orchard, on a dystrophic clayey Rhodic Hapludox at Ponta Grossa, Parana State, Brazil. The soil had low acidity and sufficient nutrient levels in the top soil (0-20 cm), and high concentration of exchangeable Al3+ in subsurface. A randomized block design was used and five gypsum rates were surface applied (0, 3, 6, 9 and 12 t ha-1), with four replications. After 8 months of the application, there was an increase in soil pH below 20 cm and decrease in the Al3+ content. These effects were intensified after 20 months. Was an increase in Ca2+ and S-SO42- levels in all soil profile after gypsum application. Movement of Mg2+ from the top soil to deeper layers occurred after 8 months, and this effect was intensified after 20 months. The improvement on soil fertility had no effect on grape nutrition in the first year. There was a decrease in leaf magnesium concentration at the second year. Gypsum application had negative effect on fruit production due to leaching of exchangeable Mg2+ from the topsoil. Chemical changes at layer 0-20 cm depth were better correlated with the plant nutrition. There was correlation between the Ca2+/Mg2+ ratio, and saturation and concentration of Mg2+ in the soil with foliar concentration of magnesium and grape productivity. The critical level of Mg2+ in the soil (90 of relative production) was 42 mmolc dm-3. The Ca2+/Mg2+ ratio and the percentage of Mg2+ in CEC at pH 7 were more appropriate than just the concentration of Mg2+ for the diagnosis of the nutrient in the soil. A Ca2+/Mg2+ ratio of 1.9 and 25 of magnesium in CEC at pH 7 were established for 90 relative production. The Ca/Mg ratio was better to nutritional diagnosis on plants than the magnesium concentration. A 2 Ca2+/Mg2+ ratio in leaves was the critical level for 90 relative production. The application of gypsum caused increase in soluble solids in the berries, ameliorating grape quality. / O gesso agrícola, quando aplicado na superfície do solo, diminui a toxicidade de Al3+ e aumenta a disponibilidade de Ca2+ e S-SO42- no subsolo, melhorando o ambiente para o desenvolvimento das raízes das plantas. Ganhos na produtividade têm ocorrido com o uso do gesso agrícola em culturas anuais e perenes, mas faltam estudos relacionados à aplicação do produto na videira. O estudo objetivou de verificar o efeito do gesso nos atributos químicos do solo e na produção da videira cv. Niagara Rosada em pomar de 8 anos, conduzido em latada, em um Latossolo Vermelho textura argilosa do município de Ponta Grossa (PR). O solo tinha baixa acidez e teores suficientes de nutrientes na camada de 0-20 cm, e concentração superior a 8 mmolc dm-3 de Al3+ em subsuperfície. Os tratamentos constaram da aplicação de 0, 3, 6, 9 e 12 t ha-1 de gesso agrícola na superfície em delineamento experimental de blocos completos ao acaso, com quatro repetições. Após 8 meses da aplicação, o gesso aumentou o pH do solo em profundidades abaixo de 20 cm, que foi acompanhado de diminuição no teor de Al3+ trocável. Esses efeitos foram intensificados após 20 meses da aplicação de gesso. As concentrações de Ca2+ e S-SO42- aumentaram em todo o perfil de solo estudado (0-80 cm). Houve movimentação de Mg2+ trocável da camada de 0-20 cm para a camada de 60-80 cm de profundidade após 8 meses da aplicação e das camadas de 0-20 e 20-40 cm para a de 60-80 após 20 meses. A melhoria na disponibilidade de Ca2+ e S-SO42- e a diminuição do Al3+ trocável no subsolo não foi refletida na nutrição das plantas no primeiro ano de avaliação. No segundo ano de avaliação ocorreu diminuição no teor foliar de magnésio em decorrência da lixiviação de Mg2+ trocável na camada superficial do solo, com reflexos negativos na produção de uva. As alterações químicas da camada de 0-20 cm de profundidade foram mais bem correlacionadas com a nutrição das plantas. Houve correlação entre a relação Ca2+/Mg2+, concentração e saturação de magnésio no solo com a concentração foliar de magnésio e a produtividade de uva. O nível crítico de Mg2+ no solo (produção relativa de 90 foi de 42 mmolc dm-3. A relação Ca2+/Mg2+ e a porcentagem de Mg2+ trocável na CTC a pH 7 foram mais adequados que a concentração isolada do nutriente para o diagnóstico de magnésio no solo. A relação Ca2+/Mg2+ de 1,9 ou 25 de Mg2+ da CTC a pH 7 resultaram em produção relativa de 90. A relação Ca/Mg também se mostrou mais adequada para o diagnóstico de magnésio na planta, com nível critico 2 para produção relativa de 90. A aplicação de gesso agrícola melhorou a qualidade da uva ocasionando aumento de sólidos solúveis na baga.

La viticulture dépend des conditions climatiques. Dans le contexte de réchauffement climatique, les changements de la vigne et du raisin sous l’effet des températures élevées vraisemblables pour les prochaines décennies pourraient modifier l’aire de répartition des cépages et même menacer la durabilité de la viticulture des régions chaudes. L’objectif de cette étude était donc d’analyser les effets de l’élévation de température sur la composition du raisin, du transcriptome au métabolome. L’utilisation d’un système « open top » passif au vignoble a permis d’augmenter la température autour des grappes de 0.5-1.6 °C en moyenne, une valeur compatible avec le réchauffement climatique prévisible. Les expérimentations ont été conduites sur Cabernet Sauvignon (CS) et Sauvignon Blanc (SB), de la nouaison à la surmaturité, à Bordeaux (France) et en Barossa Valley (Australie). Les analyses ont ciblé essentiellement les métabolites primaires, les composés phénoliques et aromatiques (l’IBMP, arôme de poivron vert; les précurseurs de 3SH, arôme de pamplemousse et la ß-damascenone, arômes floraux). En complément, des analyses RNA-seq et q-PCR ont été réalisées pour explorer la réponse transcriptomique à cet échauffement modéré en conditions réalistes de vignoble.L’échauffement modéré a peu affecté les concentrations en sucres, acides et total en acides aminés, mais a modifié la distribution des différents acides aminés. La composition en acides aminés s’est principalement différenciée suivant la variété, le stade de développement et le site expérimental.Les concentrations finales en IBMP n’ont pas été affectées par l’échauffement. Cependant, à la fermeture de la grappe, les baies de CS échauffées avaient une moindre concentration en IBMP associée à une sous-expression de VviOMT3. La concentration en IBMP des baies de SB échauffées n’a pas montré de différenciation, bien que les niveaux d’expression de VviOMT3 et VviOMT4 soient diminués. Les effets limités et dépendant du génotype suggèrent qu’une augmentation modérée de la température ne serait pas suffisante pour modifier significativement l’IBMP.Glut-3SH-Al était bien plus concentrée que Glut-3SH et Cys-3SH. le traitement échauffé a fait diminuer la présence de Glut-3SH-Al et Cys-3SH dans les baies de SB, en association avec une sous-expression de VviGST4. Par ailleurs, VIT_08s0007g01420 (GSTU8) a été réprimé par le traitement, et pourrait donc être un gène candidat potentiel impliqué dans la biosynthèse de précurseurs de 3SH.Pour les baies de CS, les concentrations en caroténoïdes totaux et celles des deux caroténoïdes majeurs (la lutéine et le β-carotène) n’ont pas réagi à l’augmentation de température. La zéaxanthine a montré une tendance à la diminution sous l’effet de l’échauffement, jusqu’à une diminution significative. Cette concentration plus faible pourrait limiter la biosynthèse de β-damascenone et expliquer la plus faible teneur en β-damascenone observée dans les baies à sur-maturité en cas de température élevée.Un total de 357 gènes (DEGs) ont été différentiellement exprimés en réponse à l’augmentation de température pour les échantillons de 2015 à Bordeaux. D’après l’analyse d’enrichissement « Gene Ontology », le traitement a principalement régulé quatre catégories en relation avec les microtubules, la paroi cellulaire, l’espace extracellulaire et l’activité des facteurs de transcription. 6 DEGs liés à la biosynthèse des anthocyanes ont été régulés négativement, ce qui pourrait expliquer, au moins en partie, la concentration réduite en anthocyanes totaux observée dans les baies de CS échauffées. En revanche, les tanins n’ont pas été affectés par l’augmentation de la température. / Viticulture depends on climate conditions during the growing season. In the context of global warming, any changes in viticulture caused by the rising temperatures expected for the next decades may alter the geographical distribution of grape varieties and even threaten the sustainability of viticulture in hot areas. The objective of this research was to investigate the effects of moderately elevated temperature on grape composition, both at metabolic and transcriptomic levels. A passive open-top heating system was applied in Cabernet Sauvignon (CS) and Sauvignon Blanc (SB) vines grown with standard practice in Bordeaux, France and the Barossa Valley, Australia (CS only) to increase the bunch zone mean temperature by around 0.5-1.6 °C, which was commensurate with the projected global warming. This moderate heating was applied from fruit-set to two weeks after harvest. Metabolites related to technical, phenolic and aromatic maturities (IBMP, the green pepper aroma, precursors of 3SH, grapefruit aroma, and β-damascenone, floral aroma) were assessed, together with transcriptome analysis via RNA-seq and q-PCR, in order to obtain a comprehensive view of berry responses to this moderately elevated temperature in realistic vineyard conditions.The moderately elevated temperature hardly affected the concentrations of sugars, organic acids and total amino acids, but it altered free amino acid composition depending on varieties, vintages and locations.The final concentrations of IBMP were not affected by warming condition in mature berries. However, the elevated temperature significantly reduced IBMP content and expression level of VviOMT3 (a known key gene of IBMP) in CS berries at bunch closure stage, while it reduced the expression levels of VviOMT3 and VviOMT4 at bunch closure stage without affecting IBMP concentration in SB berries. This limited and genotype-dependent effect of elevated temperature suggests that a moderate temperature elevation may not be sufficient to significantly modify IBMP.Glut-3SH-Al was much more concentrated than Glut-3SH and Cys-3SH. Reduced Glut-3SH-Al and Cys-3SH concentrations were associated with a significantly lower expression level of VviGST4 in heated SB berries. Meanwhile, VIT_08s0007g01420 (GSTU8), was down-regulated by elevated temperature and might be a potential candidate gene involved in the biosynthesis of precursors of 3SH.The concentrations of total carotenoids and two predominant carotenoids (lutein and β-carotene) were not altered by elevated temperature in CS berries, but zeaxanthin was reduced by elevated temperature and was significantly less concentrated at harvest. This lower concentration may limit the biosynthesis of β-damascenone and explain the observed lower β-damascenone concentration in post-ripening berries under elevated temperature.A total of 357 genes were differentially expressed (DEGs) in response to the elevated temperature in Bordeaux samples in 2015. Enrichment analysis of Gene Ontology showed that temperature mainly regulated four GO categories, including microtubule, cell wall, extracellular region, and transcription factor activity. 6 DEGs related to anthocyanins synthesis were down-regulated and it could explain, at least in part, the observed lower total anthocyanins in warmed CS. Conversely, tannins were not affected by elevated temperature.The results provide a better understanding of potential global warming effects on metabolite changes during berry development, along with novel molecular insights into the response of grape berry to moderate heating in vineyard conditions.

Contre la pourriture grise et les maladies du bois (MdBs), qui sont des maladies cryptogamiques majeures de la vigne, la lutte biologique a un potentiel de développement considérable dans le contexte actuel de réduction des intrants chimiques en viticulture.L’objectif de cette thèse est de sélectionner et d'étudier des souches bactériennes antagonistes de Botrytis cinerea (Pourriture grise) et de deux champignons pathogènes clefs liés aux MdBs: Phaeomoniella chlamydospora et Neofusicoccum parvum. Les expériences de screening principales sont réalisées in vivo et in planta sur 46 souches bactériennes isolées dans le vignoble bordelais. Le niveau de protection par les souches antagonistes dépend significativement de la souche bactérienne, de l’espèce de champignon pathogène ciblée, du tissu ou organe végétal hôte, mais aussi pour N. parvum, du mode d’application de la souche bactérienne et, pour B. cinerea, du génotype lié aux transposons : transposa ou vacuma.Une réduction significative de 40 à 64% de la taille des nécroses dues à P. chlamydospora et/ou N. parvum est induite par trois souches bactériennes Pantoea agglomerans (S1), Paenibacillus sp. (S19) et Bacillus pumilus (S32) sur des boutures de vigne non greffées. Ces souches ont fait l'objet d'investigations approfondies pour déterminer leurs principaux modes d’action : Antibiose, production de composés volatils qui ont été identifiés et/ou induction de différents gènes de défense de la vigne.Concernant B. cinerea, les souches Enterobacter cowanii (S22), Enterobacter sp. (S23), Bacillus ginsengihumi (S38) et Bacillus sp. (S43, S46) présentent un pouvoir antagoniste important par production de composés volatils et diffusibles anti-Botrytis, ainsi que par compétition pour les nutriments par E. cowanii (S22). / Biological control of gray mold and grapevine trunk diseases (GTDs), which are major fungal diseases of grapevine, has a considerable potential development in the current context of reduction of chemical input in viticulture.The aim of this study was to select and study bacterial strains for antagonism against Botrytis cinerea, the causal agent of gray mold, and two key pathogens involved in GTDs: Phaeomoniella chlamydospora and Neofusicoccum parvum. The main screening experiments for antagonistic activity of 46 bacterial strains, isolated from Bordeaux vineyards, have been carried out under different in vivo and in planta conditions. The efficacy of protection by the antagonistic strains significantly depended on the bacterial strain, the targeted pathogen species, the host plant tissue or organ and, for N. parvum, also on the application mode of the bacterial strain and, for B. cinerea, on the transposon genotype: transposa or vacuma.A significant reduction in length of necrosis due to P. chlamydospora and/or N. parvum, ranging between 40 and 64% in non-grafted vine cuttings, resulted from three bacterial strains: Pantoea agglomerans (S1), Paenibacillus sp. (S19) and Bacillus pumilus (S32). These strains were thoroughly further investigated to determine their major modes of action by i) Antibiosis ii) production of antifungal volatile organic compounds, which have been identified, and/or iii) induction of different grapevine defense genes. Concerning B. cinerea, Enterobacter cowanii (S22), Enterobacter sp. (S23) Bacillus ginsengihumi (S38), Bacillus sp. (S43, S46) were of prime importance in the biocontrol by producing anti-Botrytis volatile and diffusible compounds or by competing for nutrients (case of E. cowanii S22).

Le Grapevine fanleaf virus (genre Nepovirus) est l'agent principal du court-noué de la vigne. Il induit des symptômes très variables. Ce travail présente une étude mécanistique de la symptomatologie du GFLV sur un hôte herbacé et sur l'hôte d’intérêt agronomique. Par détection de marqueurs biochimiques et moléculaires j'ai montré que le GFLV-F13 induit une réponse hypersensible (HR) sur N. occidentalis et une restriction partielle du virus. J'ai identifié puis cartographié le déterminant viral de cette HR en utilisant des réassortants, des recombinants et des variants naturels du virus. Sur vigne, sur un dispositif expérimental unique en son genre, j'ai mené une approche sans a priori d’étude transcriptomique par RNA-Seq. J'ai comparé des vignes du cépage gewurztraminer mono-infectées par une souche sévère induisant des symptômes de rabougrissement et par une souche plus modérée. 1 023 gènes sont spécifiquement dérégulés par la souche sévère parmi lesquels des gènes impliqués dans la régulation de la HR. Ce résultat permet de proposer pour la première fois qu'une HR pourrait être mise en place dans la vigne en réponse à une infection virale. / Grapevine fanleaf virus (genus Nepovirus) the causative agent of fanleaf degeneration, induces variable symptoms. This manuscript presents a mechanistic study of GFLV symptomatology on both an herbaceous model plant and an agronomically important crop plant.On N. occidentalis, I demonstrated that GFLV-F13 induces a reaction exhibiting hallmarks of a hypersensitive response (HR), partially restricting virus spread. Using reassortants, recombinants and natural variants of the virus, I could identify and map the viral determinant of this HR. On grapevine, I took advantage of a unique experimental set-up and used RNA-Seq to compare the transcriptoms of Gewurztraminer plants infected with two different GFLV strains, one of which induced stunting symptoms and the other mild symptoms. 1,023 genes among which genes involved in the regulation of HR, were specifically regulated by the more severe strain This is the first hint of a HR taking place in grapevine in response to a virus infection.