The Impact of Various Abiotic Stresses on Cluster Characteristics: A Case Study of the cv. Cabernet-Sauvignon (Vitis vinifera L.)

Abstract

The research was conducted in 2017 and 2019 on 15 year old vines with the Cabernet-Sauvignon/110R graft combination, located in the vineyard owned by Barel Vineyards. The objective of the research was to evaluate the impact of three distinct abiotic stresses (shock action, leaf injury, UV-C irradiation) applied during three different phenological periods (veraison, veraison-harvest, and harvest) on cluster characteristics. For five days, the vines were subjected to the three abiotic stresses: shock action (using a plastic hammer at 08:00 AM and at 19:00 PM for 1 min each time), leaf injury (striking the leaves firmly once with a flexible stick), and UV-C irradiation (08:00 AM and 19:00 PM for 1 min each time), and a Control. The harvests were carried out on 24.09.2017 and 27.09.2019 following the applications. To reveal the characteristics of the cluster, the number of berries per cluster, cluster width-length (cm), cluster weight (g), cluster volume with and without spaces (cm³), and cluster compactness value were measured. Cluster compactness values were classified as follows: less than 0.7 as very compact, 0.7-0.9 as compact, 0.9-1.1 as medium, 1.1-1.3 as loose, and more than 1.3 as very loose. Cluster weight decreased the most with applications during the veraison period (139.52 g). Lower values were also observed for the other examined criteria with stress applications during the veraison. In conclusion, the applied abiotic stress treatments did not significantly affect cluster characteristics.

Keywords

• Abiotic stress
• grape bunch
• UV-C radiation
• leaf injury
• shock action

Salkım Özelliklerine Bazı Abiyotik Streslerin Etkisi: Cabernet-Sauvignon (Vitis vinifera L.) Üzüm Çeşidi Örneği

Abstract

Araştırma, 2017 ve 2019 yıllarında, Barel Vineyards’a ait bağda, Cabernet-Sauvignon/110R aşı kombinasyonuna sahip 15 yaşındaki asmalar üzerinde yürütülmüştür. Araştırmada amaç; 3 farklı fenolojik dönemde (ben düşme, ben düşme-hasat ve hasat) uygulanan 3 abiyotik stresin (darbe, yaprak yaralama, UV-C) salkım özelliklerine etkisini belirlemektir. Beş gün süre ile asmalar 3 abiyotik strese tabi tutulmuştur; darbe (plastik çekiç ile 08:00’da birkez ve 19:00’da 1 kez 1 dk), yaprak yaralama (bir kez yaprakların esnek çubuk ile yaralanması) ve UV-C (08:00’de ve 19:00’de 1 kez 1 dk) ve Kontrol. Uyulamaların ardından hasatlar 24.09.2017 ve 27.09.2019 tarihlerinde gerçekleştirilmiştir. Salkımın özelliklerini ortaya koymak için; salkımdaki tane sayısı (adet), salkım eni-boyu (cm), salkım ağırlığı (g), boşluklu-boşluksuz salkım hacmi (cm3), salkım sıklığı değeri 0.7’den küçük değerlerde çok sık, 0.7-0.9 değerleri arasında sık, 0.9-1.1 değerleri arası orta, 1.1-1.3 değerleri arası seyrek, 1.3 değerinden fazla olduğunda çok seyrek olarak sınıflanmıştır. Salkım ağırlığı en çok ben düşme döneminde (139.52 g) yapılan uygulamalarla düşmüştür. Diğer incelenen kriterler açısından da ben düşme döneminde yapılan stres uygulamalarıyla düşük değerler alınmıştır. Sonuç olarak gerçekleştirilen abiyotik stres uygulamalarının salkım özellikleri üzerinde belirgin bir fark yaratmadığı söylenebilir.

Keywords

• Abiyotik stres
• üzüm salkımı
• UV-C ışını
• yaprak yaralama
• darbe

References

1. Aazami, M.A., Maleki, M., Rasouli, F., Gohari, G., 2023. Protective effects of chitosan based salicylic acid nanocomposite (CS-SA NCs) in grape (Vitis vinifera cv. Sultana) under salinity stress. Scientific Report. 13: 883. https://doi.org/10.1038/s41598-023-27618-z
2. Albasha, R., Bartlett, M.K., 2024. The stomatal traits that conserve water without compromising grapevine carbon gain depend on climate change severity and wine-growing region. Agric and Forest Meteorology. 347: 109892. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.109892
3. Altın Dünya, Ç., Dardeniz, A., 2023. Bazı sofralık üzüm çeşitlerinin salkım ve tane özellikleri ile olgunluk kriterlerinin belirlenmesi. ÇOMÜ Ziraat Fak Derg. 11(1): 31-45.
4. Anderson, K., Aryal, N.R., 2013. Which winegrape varieties are grown where? University of Adelaide Press, Adelaide, Australia. 699p. https://doi.org/10.20851/winegrapes
5. Bahar, E., 2004. Trakya bölgesinde son yıllarda yaygınlaşmaya başlayan şaraplık üzüm çeşitlerinin özellikleri: Siyah çeşitler. Gıda Derg. Şubat 2: 46-50.
6. Bahar, E., Öner, H., 2016. Cabernet-Sauvignon üzüm çeşidinde farklı kültürel işlemlerin verim özellikleri üzerine etkileri. Bahçe. 45(Özel sayı): 591-598.
7. Bahar, E., Korkutal, İ., Tok Abay, C., 2023. Asmalara geç dönemde uygulanan abiyotik ve biyotik streslerin salkım özelliklerine etkileri. Eds: Kunter, B., Keskin, N., Cantürk S. Bağcılık Çalışmaları: Geleneksel ve Modern Yaklaşımlar. İksad Publications, Ankara. 244s. ISBN: 978-625-367-558-5. https://doi.org/10.5281/zenodo.10444909
8. Bahar, E., Korkutal, İ., Tok Abay, C., 2024. Grape berry morphology ın semi-arid climate of Tekirdağ: Evaluating the effects of environmental factors and stress applications. Black Sea J Agric. 7(2): 144-156.

9. Bernardo, S., Dinis, L.T., Machado, N., Perreira, J., 2018. Grapevine abiotic stress assessment and search for sustainable adaptation strategies in Mediterranean-like climates. A review. Agron. Sustainable Development. 38: 66.
10. Bindi, M., Fibbi, L., Gozzini, B., Orlandini, S., Miglietta, F., 1996. Modelling the impact of future climate scenarios on yield and yield variability of grapevine. Climate Res. 7(3): 213-224.
11. Candar, S., 2022. Effects of mechanically induced abiotic stress on berry and cluster physical properties of cv. Cabernet Sauvignon grape variety. Cukurova 8th Int. Sci. Res. Conf., Adana, 15-17 April. Full Texts Book, vol 1, pp 1028-1037.
12. Candar, S., 2024. Understanding the impact of artificial stress on the morphological characteristics of cv. ‘Merlot’ berry and cluster. Applied Fruit Sci. 66: 257-267.
13. Chaves, M.M., Zarrouk, O., Francisco, R., Costa, J.M., Santos, T., Regalado, A.P., Rodrigues, M.L., Lopes, C.M., 2010. Grapevine under deficit irrigation: hints from physiological and molecular data, Annals of Bot. 105(5): 661-676.
14. Coombe, B.G., 1995. Adoption of a system for identifying grapevine growth stages. Australian J Grape and Wine Res. 1: 100-110.
15. Crupi, P., Pichierri, A., Basile, T., Antonacci, D., 2013. Postharvest stilbenes and flavonoids enrichment of table grape cv Redglobe (Vitis vinifera L.) as affected by interactive UV-C exposure and storage conditions. Food Chem. 141: 802-808.
16. Duarte-Sierra, A., Charles, M.T., Arul, J., 2019. UV-C hormesis–a means of controlling diseases and delaying senescence in fresh fruits and vegetables during storage. In: Palou L, Smilanick JL, editors. Postharvest pathology of fresh horticultural produce. 1. New York: CRC Press; pp. 539-594.
17. Ferrandino, A., Lovisolo, C., 2014. Abiotic stress effects on grapevine (Vitis vinifera L.): Focus on abscisic acid-mediated consequences on secondary metabolism and berry quality. Environ. Exp. Bot. 103: 138-147.
18. Gindri, R.V., Pauletto, R., Franco, F.W., Fortes, J.P., Treptow, T.C., Rodrigues, E., Sautter, C.K., 2021. Grape UV-C irradiation in the postharvest period as a tool to improve sensorial quality and anthocyanin profile in ‘Cabernet Sauvignon’wine. Journal of Food Sci Tech. 59(5): 1801-1811.
19. Jung, H. M., Lee, S., Lee, W. H., Cho, B.K., Lee, S.H., 2018. Effect of vibration stress on quality of packaged grapes during transportation. Engineering in Agriculture, Environment and Food. 11(2): 79-83.
20. Kamiloğlu, Ö., Üstün, D., 2014. Bazı şaraplık üzüm çeşitlerinin hasat sonrası kalite özellikleri. Türk Tarım ve Doğa Bil Derg. 1(3): 361-368.
21. Kizildeniz, T., Mekni, I., Santesteban, H., Pascual, I., Morales, F., Irigoyen, J.J., 2015. Effects of climate change including elevated CO2 concentration, temperature and water deficit on growth, water status, and yield quality of grapevine (Vitis vinifera L.) cultivars. Agric Water Management. 159: 155-164.
22. Korkutal, İ., Bahar, E., Güvemli Dündar, D., 2020. Ben düşme dönemi ve sonrası uygulanan antitranspirantların tane ve salkım özellikleri üzerine etkilerinin belirlenmesi. Ege Üniv. Zir. Fak. Derg. 57(1): 83-94.
23. Langcake, P., Pryce, R.J., 1977. The production of resveratrol and the viniferins by grapevines in response to ultraviolet irradiation. Phytochemistry. 16(8): 1193-1196.
24. Lopez, M., Martinez, F., Del Valle, C., Orte, C., Miro, M., 2001. Analysis of phenolic constituents of biological interest in red wines by high-performance liquid chromatography. Journal of Chromatography A. 922(1-2): 359-363.
25. Matthews, M.A., Nuzzo, V., 2007. Berry size and yield paradigms on grapes and wines quality. Acta Hortic. 745: 423-436.
26. Mickelbart, M.V., Hasegawa, P.M., Bailey-Serres, J., 2015. Genetic mechanisms of abiotic stress tolerance that translate to crop yield stability. Nat. Rev. Genet. 16(4): 237-251.
27. OIV, 2009. The International Organization of Vine and Wine, OIV descriptor list for grape varieties and Vitis species, 2nd Ed. 178 pp. 18 rue d’Aguesseau - 75008 Paris.
28. Ollat N., Cookson, S.J., Destrac-Irvine, A., Lauvergeat, V., Ouaked-Lecourieux, F., Marguerit, E., Barrieu, F., Dai, Z., Duchêne, E., Gambetta, G.A., Gomès, E., Lecourieux, D., van Leeuwen, C., Simonneau, T., Torregrosa, L., Vivin, P., Delrot, S., 2019. Grapevine adaptation to abiotic stress: an overview. Acta Hortic. 1248. ISHS 2019 Proc. XII International Conference on Grapevine Breeding and Genetics. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2019.1248.68
29. Plantgrape, 2024. Cabernet-Sauvignon ve 110R anacı özellikleri. https://www.plantgrape.fr/en, (Erişim tarihi: 20.05.2024)
30. Ranjbaran, E., Gholami, M., Jensen, M., 2021. Changes in phenolic compounds, enzymatic and non‐enzymatic antioxidant properties in “Thompson Seedless” grape after UV‐C irradiation. J Food Processing and Preservation. e15965.
31. VIVC, 2024. Cabernet-Sauvignon ve 110R anacı özellikleri. https://www.vivc.de/, (Erişim tarihi: 20.05.2024) Xyrafis, E.G., Fraga, H., Nakas, C.T., Koundouras, S., 2022. A study on the effects of climate change on viticulture on Santorini Island. OENO One. 56(1): 259-273.
32. Yaşasın, A.S., 2010. Cabernet Sauvignon üzüm çeşidinde farklı toprak işleme ve salkım seyreltme uygulamalarının su stresi, verim ve kalite üzerine etkileri. Namık Kemal Üniv. Fen Bil. Enst., Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı,Tekirdağ Yüksek Lisans Tezi, 54 s.