Carbon stress causes earlier budbreak in shade-tolerant species and delays it in shade-intolerant species.

PREMISE: Climate change may lead to C stress (negative C balance) in trees. Because nonstructural carbohydrates (NSC) are required during metabolic reactivation in the spring, C stress might delay budbreak timing. This effect is expected to be greater in shade-intolerant than in shade-tolerant species, owing to the faster C economy in the shade-intolerant. METHODS: We experimentally induced C stress in saplings of six temperate tree species that differed in their light requirements by exposing them to either full light or shade from summer to spring, then recorded the date of first budbreak for the individuals. Because the levels of C reserves that represent effective C stress may differ among species, we estimated the degree of C stress by recording survival during the experiment and measuring whole-sapling NSC concentrations after budbreak. RESULTS: Shade reduced NSC concentrations and increased the sugar fraction in the NSC in all species. In the shade, shade-intolerant species had higher mortality and generally lower NSC concentrations than the shade-tolerant species, indicating a trend for more severe C stress in species with faster C economy. In shade-intolerant species, budbreak started earlier and proceeded faster in full light than in shade, but in shade-tolerant species budbreak was delayed in full light. The effects of the light environments on budbreak were not greater in shade-intolerant than in shade-tolerant species. CONCLUSIONS: Our study reveals a correspondence between budbreak responses to light and the light requirements of the species. This finding confirms that C metabolism has a significant role in triggering budbreak and demonstrates that whether C stress accelerates or delays budbreak depends on the species' light requirements.

Physiological and biochemical changes in 'Fuyu' persimmon buds during dormancy / Alterações fisiológicas e bioquímicas em gemas de caquizeiro 'Fuyu' durante a dormência

This study identified physiological and biochemical changes in 'Fuyu' persimmon buds during dormancy. Branches were collected between March and August 2015. Dormancy was evaluated by biological testing of isolated node cuttings at 25 °C and a photoperiod of 16 h. The variables analyzed were water content; reducing sugar content; respiratory activity; activity of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) enzymes; hydrogen peroxide content (H2O2) and lipid peroxidation. At the end of March 2015, the plants were already dormant, and the leaves and fruits present indicated a paradormancy effect. Induction of endodormancy may have occurred in June 2015, when chilling hours (CH) below 7.2 °C and higher CH below 12 °C began to accumulate, which coincided with the period in which there was a decrease in water content and respiratory activity, an increase in reducing sugars, a decrease in SOD, CAT, APX and PPO and an increase in H2O2. After an accumulation of 553 CH below 12 °C, the budburst capacity increased, and the buds presented increased water content, decreased reducing sugars content, increased respiratory activity, low activity in SOD, CAT, APX and POD and high levels of H2O2.(AU)

O objetivo deste trabalho foi identificar alterações fisiológicas e bioquímicas em gemas de caquizeiro 'Fuyu' durante a dormência. Ramos foram coletados entre março e agosto de 2015. A dormência foi avaliada pelo teste biológico de estacas de nós isolados, a 25 °C e fotoperíodo de 16 h. As variáveis analisadas foram umidade ponderal, teor de açúcares solúveis, atividade respiratória, atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (POD) e polifenoloxidase (PPO), teor de peróxido de hidrogênio (H2O2) e peroxidação lipídica. No final de março de 2015 as plantas já estavam dormentes, as folhas e frutos presentes indicam efeito de paradormência. A indução da endodormência pode ter ocorrido em junho de 2015, quando iniciou acúmulo de horas de frio (HF) abaixo de 7,2 °C e maiores HF abaixo de 12 °C, que coincidiu com o período que houve diminuição da umidade e da atividade respiratória, aumento dos açúcares redutores, diminuição da atividade da SOD, CAT, APX e PPO e aumento de H2O2. Após acúmulo de 553 HF abaixo de 12 °C, a capacidade de brotação aumentou e as gemas apresentaram aumento da umidade, diminuição do teor de açúcares redutores, aumento da atividade respiratória, baixa atividade da SOD, CAT, APX e POD e elevados teores de H2O2.(AU)

Physiological and biochemical changes in 'Fuyu' persimmon buds during dormancy / Alterações fisiológicas e bioquímicas em gemas de caquizeiro 'Fuyu' durante a dormência

ABSTRACT: This study identified physiological and biochemical changes in 'Fuyu' persimmon buds during dormancy. Branches were collected between March and August 2015. Dormancy was evaluated by biological testing of isolated node cuttings at 25 °C and a photoperiod of 16 h. The variables analyzed were water content; reducing sugar content; respiratory activity; activity of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) enzymes; hydrogen peroxide content (H2O2) and lipid peroxidation. At the end of March 2015, the plants were already dormant, and the leaves and fruits present indicated a paradormancy effect. Induction of endodormancy may have occurred in June 2015, when chilling hours (CH) below 7.2 °C and higher CH below 12 °C began to accumulate, which coincided with the period in which there was a decrease in water content and respiratory activity, an increase in reducing sugars, a decrease in SOD, CAT, APX and PPO and an increase in H2O2. After an accumulation of 553 CH below 12 °C, the budburst capacity increased, and the buds presented increased water content, decreased reducing sugars content, increased respiratory activity, low activity in SOD, CAT, APX and POD and high levels of H2O2.

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi identificar alterações fisiológicas e bioquímicas em gemas de caquizeiro 'Fuyu' durante a dormência. Ramos foram coletados entre março e agosto de 2015. A dormência foi avaliada pelo teste biológico de estacas de nós isolados, a 25 °C e fotoperíodo de 16 h. As variáveis analisadas foram umidade ponderal, teor de açúcares solúveis, atividade respiratória, atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (POD) e polifenoloxidase (PPO), teor de peróxido de hidrogênio (H2O2) e peroxidação lipídica. No final de março de 2015 as plantas já estavam dormentes, as folhas e frutos presentes indicam efeito de paradormência. A indução da endodormência pode ter ocorrido em junho de 2015, quando iniciou acúmulo de horas de frio (HF) abaixo de 7,2 °C e maiores HF abaixo de 12 °C, que coincidiu com o período que houve diminuição da umidade e da atividade respiratória, aumento dos açúcares redutores, diminuição da atividade da SOD, CAT, APX e PPO e aumento de H2O2. Após acúmulo de 553 HF abaixo de 12 °C, a capacidade de brotação aumentou e as gemas apresentaram aumento da umidade, diminuição do teor de açúcares redutores, aumento da atividade respiratória, baixa atividade da SOD, CAT, APX e POD e elevados teores de H2O2.

Effective temperature for overcoming dormancy of 'Fuyu' persimmon tree buds

The objective of this study was to evaluate the effective temperature for overcoming the dormancy of 'Fuyu' persimmon tree buds. Stem samples were collected three times between 2013 and 2014. Stems were maintained in a climate incubator chamber at 3, 6, 9, and 12 °C. For each temperature, five numbers of additional chilling hours (CH) (0, 240, 384, 528, and 672 CH) were studied. The experimental design was completely randomized in a 5 × 4 factorial design (chilling hours × temperatures) with four replications with 10 cuttings. The maintenance of branches at cold temperatures from 3 to 12 °C intensified endodormancy of the buds when the plants were at the beginning of endodormancy. The most effective temperatures for overcome dormancy when the buds were in transition from paradormancy to endodormancy were from 3 to 6 °C. When the buds were already in endodormancy, temperatures of 3, 6, 9, and 12 °C were effective for the accumulation of cold and overcoming dormancy. The increase in the number of chilling hours from 3 to 12 °C induced budburst and the temperature of 12 °C was able to slowly induce and overcome bud dormancy.

Physiological and biochemical changes in 'Fuyu' persimmon buds during dormancy / Alterações fisiológicas e bioquímicas em gemas de caquizeiro 'Fuyu' durante a dormência

This study identified physiological and biochemical changes in 'Fuyu' persimmon buds during dormancy. Branches were collected between March and August 2015. Dormancy was evaluated by biological testing of isolated node cuttings at 25 °C and a photoperiod of 16 h. The variables analyzed were water content; reducing sugar content; respiratory activity; activity of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) enzymes; hydrogen peroxide content (H2O2) and lipid peroxidation. At the end of March 2015, the plants were already dormant, and the leaves and fruits present indicated a paradormancy effect. Induction of endodormancy may have occurred in June 2015, when chilling hours (CH) below 7.2 °C and higher CH below 12 °C began to accumulate, which coincided with the period in which there was a decrease in water content and respiratory activity, an increase in reducing sugars, a decrease in SOD, CAT, APX and PPO and an increase in H2O2. After an accumulation of 553 CH below 12 °C, the budburst capacity increased, and the buds presented increased water content, decreased reducing sugars content, increased respiratory activity, low activity in SOD, CAT, APX and POD and high levels of H2O2.

O objetivo deste trabalho foi identificar alterações fisiológicas e bioquímicas em gemas de caquizeiro 'Fuyu' durante a dormência. Ramos foram coletados entre março e agosto de 2015. A dormência foi avaliada pelo teste biológico de estacas de nós isolados, a 25 °C e fotoperíodo de 16 h. As variáveis analisadas foram umidade ponderal, teor de açúcares solúveis, atividade respiratória, atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (POD) e polifenoloxidase (PPO), teor de peróxido de hidrogênio (H2O2) e peroxidação lipídica. No final de março de 2015 as plantas já estavam dormentes, as folhas e frutos presentes indicam efeito de paradormência. A indução da endodormência pode ter ocorrido em junho de 2015, quando iniciou acúmulo de horas de frio (HF) abaixo de 7,2 °C e maiores HF abaixo de 12 °C, que coincidiu com o período que houve diminuição da umidade e da atividade respiratória, aumento dos açúcares redutores, diminuição da atividade da SOD, CAT, APX e PPO e aumento de H2O2. Após acúmulo de 553 HF abaixo de 12 °C, a capacidade de brotação aumentou e as gemas apresentaram aumento da umidade, diminuição do teor de açúcares redutores, aumento da atividade respiratória, baixa atividade da SOD, CAT, APX e POD e elevados teores de H2O2.

Induction and overcoming of dormancy of grapevine buds in response to thermal variations in the winter period / Indução e superação da dormência de gemas de videiras em resposta a variações térmicas no período hibernal

This study quantified the chilling requirements for the induction and overcoming of endodormancy (chilling-controlled physiological dormancy) of grapevines buds. Cuttings of the cultivars Chardonnay, Merlot and Cabernet Sauvignon were collected in vineyards in Veranópolis-RS in the winter period of 2019 and 2020. The cuttings were kept at a constant temperature of 7.2 °C or daily cycles of 7.2/18 °C for 6/18 h, 12/12 h or 18/6 h, up to 600 chilling hours (CH). Every 50 CH, part of the cuttings from each treatment was transferred to a temperature of 25 °C for daily assessment of the budburst in the green tip stage. The cultivars had different chilling requirements for inducing and overcoming endodormancy, reaching a total of 150 CH for ‘Chardonnay, 300 CH for ‘Merlot and 400 CH for ‘Cabernet Sauvignon. Of these, 50 CH were required to induce endodormancy in cultivars Chardonnay and Merlot and 100 CH for cultivar Cabernet Sauvignon. Dormancy evolution did not differ between cultivars in response to thermal regimes, with a temperature of 18 °C inert to the accumulation of CH. Precocity and uniformity of budburst were higher after chilling requirements were met during endodormancy for each genotype.(AU)

Este estudo visou quantificar as necessidades de frio para a indução e superação da endodormência (dormência fisiológica controlada por frio) de gemas de videiras. Estacas de das cultivares Chardonnay, Merlot e Cabernet Sauvignon foram coletadas em vinhedos em Veranópolis-RS, no período hibernal de 2019 e 2020. As estacas foram submetidas a temperatura de 7,2 ºC constante ou a ciclos diários de 7,2/18 °C por 6/18 h, 12/12 h ou 18/6 h, até 600 horas de frio (HF). A cada 50 HF, parte das estacas de cada tratamento foi transferida para a temperatura de 25°C, para avaliação diária da brotação das gemas, em estádio de ponta verde. As cultivares tiveram necessidades distintas de frio para indução e superação da endodormência, atingindo um total de 150 HF para ‘Chardonnay, 300 HF para ‘Merlot e 400 HF para ‘Cabernet Sauvignon. Destes totais, 50 HF foram necessárias para indução da endodormência nas cultivares Chardonnay e Merlot e 100 HF na cultivar Cabernet Sauvignon. A evolução da dormência não diferiu entre cultivares em resposta aos regimes térmicos, sendo a temperatura de 18 °C inerte ao acúmulo de HF. A precocidade e uniformidade de brotação das gemas foram maiores após suprido o frio na dormência para cada genótipo.(AU)

Induction and overcoming of dormancy of grapevine buds in response to thermal variations in the winter period / Indução e superação da dormência de gemas de videiras em resposta a variações térmicas no período hibernal

ABSTRACT: This study quantified the chilling requirements for the induction and overcoming of endodormancy (chilling-controlled physiological dormancy) of grapevines buds. Cuttings of the cultivars Chardonnay, Merlot and Cabernet Sauvignon were collected in vineyards in Veranópolis-RS in the winter period of 2019 and 2020. The cuttings were kept at a constant temperature of 7.2 °C or daily cycles of 7.2/18 °C for 6/18 h, 12/12 h or 18/6 h, up to 600 chilling hours (CH). Every 50 CH, part of the cuttings from each treatment was transferred to a temperature of 25 °C for daily assessment of the budburst in the green tip stage. The cultivars had different chilling requirements for inducing and overcoming endodormancy, reaching a total of 150 CH for 'Chardonnay', 300 CH for 'Merlot' and 400 CH for 'Cabernet Sauvignon'. Of these, 50 CH were required to induce endodormancy in cultivars Chardonnay and Merlot and 100 CH for cultivar Cabernet Sauvignon. Dormancy evolution did not differ between cultivars in response to thermal regimes, with a temperature of 18 °C inert to the accumulation of CH. Precocity and uniformity of budburst were higher after chilling requirements were met during endodormancy for each genotype.

RESUMO: Este estudo visou quantificar as necessidades de frio para a indução e superação da endodormência (dormência fisiológica controlada por frio) de gemas de videiras. Estacas de das cultivares Chardonnay, Merlot e Cabernet Sauvignon foram coletadas em vinhedos em Veranópolis-RS, no período hibernal de 2019 e 2020. As estacas foram submetidas a temperatura de 7,2 ºC constante ou a ciclos diários de 7,2/18 °C por 6/18 h, 12/12 h ou 18/6 h, até 600 horas de frio (HF). A cada 50 HF, parte das estacas de cada tratamento foi transferida para a temperatura de 25°C, para avaliação diária da brotação das gemas, em estádio de ponta verde. As cultivares tiveram necessidades distintas de frio para indução e superação da endodormência, atingindo um total de 150 HF para 'Chardonnay', 300 HF para 'Merlot' e 400 HF para 'Cabernet Sauvignon'. Destes totais, 50 HF foram necessárias para indução da endodormência nas cultivares Chardonnay e Merlot e 100 HF na cultivar Cabernet Sauvignon. A evolução da dormência não diferiu entre cultivares em resposta aos regimes térmicos, sendo a temperatura de 18 °C inerte ao acúmulo de HF. A precocidade e uniformidade de brotação das gemas foram maiores após suprido o frio na dormência para cada genótipo.

Induction and overcoming of dormancy of grapevine buds in response to thermal variations in the winter period / Indução e superação da dormência de gemas de videiras em resposta a variações térmicas no período hibernal

This study quantified the chilling requirements for the induction and overcoming of endodormancy (chilling-controlled physiological dormancy) of grapevines buds. Cuttings of the cultivars Chardonnay, Merlot and Cabernet Sauvignon were collected in vineyards in Veranópolis-RS in the winter period of 2019 and 2020. The cuttings were kept at a constant temperature of 7.2 °C or daily cycles of 7.2/18 °C for 6/18 h, 12/12 h or 18/6 h, up to 600 chilling hours (CH). Every 50 CH, part of the cuttings from each treatment was transferred to a temperature of 25 °C for daily assessment of the budburst in the green tip stage. The cultivars had different chilling requirements for inducing and overcoming endodormancy, reaching a total of 150 CH for ‘Chardonnay’, 300 CH for ‘Merlot’ and 400 CH for ‘Cabernet Sauvignon’. Of these, 50 CH were required to induce endodormancy in cultivars Chardonnay and Merlot and 100 CH for cultivar Cabernet Sauvignon. Dormancy evolution did not differ between cultivars in response to thermal regimes, with a temperature of 18 °C inert to the accumulation of CH. Precocity and uniformity of budburst were higher after chilling requirements were met during endodormancy for each genotype.

Este estudo visou quantificar as necessidades de frio para a indução e superação da endodormência (dormência fisiológica controlada por frio) de gemas de videiras. Estacas de das cultivares Chardonnay, Merlot e Cabernet Sauvignon foram coletadas em vinhedos em Veranópolis-RS, no período hibernal de 2019 e 2020. As estacas foram submetidas a temperatura de 7,2 ºC constante ou a ciclos diários de 7,2/18 °C por 6/18 h, 12/12 h ou 18/6 h, até 600 horas de frio (HF). A cada 50 HF, parte das estacas de cada tratamento foi transferida para a temperatura de 25°C, para avaliação diária da brotação das gemas, em estádio de ponta verde. As cultivares tiveram necessidades distintas de frio para indução e superação da endodormência, atingindo um total de 150 HF para ‘Chardonnay’, 300 HF para ‘Merlot’ e 400 HF para ‘Cabernet Sauvignon’. Destes totais, 50 HF foram necessárias para indução da endodormência nas cultivares Chardonnay e Merlot e 100 HF na cultivar Cabernet Sauvignon. A evolução da dormência não diferiu entre cultivares em resposta aos regimes térmicos, sendo a temperatura de 18 °C inerte ao acúmulo de HF. A precocidade e uniformidade de brotação das gemas foram maiores após suprido o frio na dormência para cada genótipo.