Grape and olive: physiological responses to biotic and abiotic stress

Plants grow and develop in an open field, with continuously changing weather condition that induces stress. Stress are broadly classified as external and internal. Internal stress is that drive from mutation or abnormal cell divisions and to unbalanced growth and carbon allocation and partitioning. External stress can have abiotic and biotic origin. Drought, cold, high-salinity, heat and phytotoxin released from undecomposed litter and manure are major abiotic stresses that severely reduce the plant growth, development and yield. Whereas, pathogen (bacteria, fungi, phytoplasma, virus) are the major biotic stress that severely reduce yield. To meet the current increase in global demand of agricultural good in general and olive oil and wine in particular, each growing region has to respond either by incorporating new olive and grape orchard in the existing agroecological zone and/or expanding to new agroecological zones or by changing mode of cultivation and orchard management, facing different biotic stress and external stress in replanting condition. This project aimed at evaluating the physiological responses of grape and olive to biotic and abiotic stress respectively. In particular, effect of Bios noir (BN, a phytoplama disease) and grapevine leafroll associated virus 3 (GLRaV-3, viral disease) on gas exchange and yield of Vitis vinifera cv. Chardonnay and Cabernet Franc respectively; and effect of undecomposed olive shoot residue (OSR, originated from pruning and leaf shedding) and fresh two-phase olive mill waste (TPOMW, coming from two-phase decanter) were studied on shoot growth, root proliferation and biomass partition of Olea eropaea L. cv. Arbequina and Frantoio. Biotic stress originated from BN and GLRAV-3 infection showed that Photosynthesis, stomatal conductance and transpiration were significantly reduced in the symptomatic Chardonnay and Cabernet Franc vines through the summer after the fruit set. The reduction in metabolism due to BN and GLRaV-3 infection in cv. Chardonnay and Cabernet Franc had a direct influence on the decrease in total berry production, vine size and cane lignifications of symptomativ vines. Indeed, they suffered a drastic decrease of about 70 and 40% in yield respectively. Whereas, application of OSR and TPOMW in the pot altered shoot and root growth, biomass partition and relative growth rate of fine root and shoot; while increasing soil total organic matter and carbon, total N and polyphenol content of the growing substrate. Hence there is no chemical spray develop to control the infection of BN and GLRaV-3 pathogens, planting phytoplasma and virus free root stocks during the vineyard establishment and uprooting the infected vine and replanting new to avoid spread during pruning and by insect vectors is the best way to minimize the adverse effect of BN and GLRaV-3 on quality and quantity yield. To avoid antagonistic effect of OSR and TPOMW on root and shoot growth and improve soil fertility knowing the exact quantity, for each types olive orchards, and when to apply in play major role.

Le piante crescono in ambiente aperto in continuo cambiamento e sono sottoposte a stress. Gli stress possono essere classificati come interni e esterni. Lo stress interno porta a mutazioni o a abnormi divisioni cellulari e infine a una ripartizione anomala della crescita, dell’allocazione e della ripartizione del carbonio. Stress esterni possono essere abiotici o biotici. Siccità, freddo, caldo, alta salinità, fitotossine rilasciate da lettiere indecomposte o altri residui organici sono fra i fattori che più drasticamente riducono la crescita, lo sviluppo e la produzione delle piante. Fra gli stress biotici quelli da patogeni (batteri, funghi, fitoplasmi, virus) sono i più pericolosi per la produzione. Nei prossimi anni per consentire livelli elevati di produzione capaci di rispondere alla crescente domanda di olio e vino, ogni regione produttiva dovrà rispondere con un incremento delle superfici coltivate nelle zone agroecologiche in cui sono attualmente coltivate oppure dovrà espandersi in nuove zone. Questo richiederà in ogni caso un cambiamento di tecniche di coltivazione e di gestione degli impianti che dovranno di conseguenza fronteggiare maggiori stress biotici (nelle zone meno vocate) o stress dovuti al reimpianto (se impiantati negli stessi appezzamenti). Questo progetto ha lo scopo di valutare la risposta fisiologica della vite e dell’olivo a stress biotici e abiotici. In particolare sono oggetto stati di studio gli effetti del legno nero (fitoplasma) e del accartocciamento virale (GLRaV-3 virus) sugli scambi gassosi e sulla produzione di vite Chardonnay and Cabernet Franc, rispettivamente. Sono stati inoltre approfonditi gli effetti di residui colturali di olivo indecomposti e di sansa proveniente da un frantoio a due fasi su olivo cv. Arbequina and Frantoio. L’infezione con fitoplasmi e virus ha indotto una riduzione significativa della fotosintesi, della traspirazione e della conduttanza stomatica in entrambi i vitigni durante l’estate dopo l’allegagione. La riduzione degli scambi gassosi e del metabolismo ha indotto una riduzione della produzione, della crescita dei tralci e della loro lignificazione. In definitiva la riduzione della produzione è stata pari al 70 e 40% rispettivamente. L’applicazione di residui colturali di olivo e di sanse di olivo su piante in vaso ha ridotto la crescita radicale e dei germogli in funzione della dose applicata, mentre ha portato in proporzione ad un aumento del contenuto di sostanza organica nel substrato. In conclusione, nel caso di fitoplasmi e virus è necessaria un’attenta profilassi per evitare la diffusione attraverso il materiale di vivaio e una volta presenti in campo deve essere prevista una campagna di eradicazione delle piante infette che possono sopravvivere all’infezione e funzionare da inoculo. Nel caso dell’olivo si deve invece tenere conto che applicazioni localizzate di residui indecomposti e di sanse hanno un’azione temporanea fortemente tossica per le radici e quindi per poter sfruttare al meglio il miglioramento indotto del contenuto di sostanza organica e non avere ripercussioni negative sulle produzioni serve un’attenta programmazione delle dosi e del momento dell’intervento.