Evoluzione della componente polifenolica nelle foglie e negli acini di Nebbiolo durante la stagione, in risposta ai trattamenti di defogliazione

The grapevine canopy green management has a clear influence on the physiology and on the accumulation of metabolites in the plant organs. In this thesis, we evaluated on the Italian cultivar "Nebbiolo" (Vitis vinifera L.), the effects of two post-flowering secondary shoot removal treatments, applied at the stage BBCH 69. The treatment NEB_SB corresponded to the defoliation of the bunch zone (a common and traditional practice of defoliation used in the Langhe area), whereas NEB_ST corresponded to a defoliation applied along the whole height foliage of the canopy. The canopy structure and its seasonal development were evaluated by the foliage density index, d) and the qualitative and quantitative measurements of the accumulation of flavonols, flavanonols, flavan-3-ols, and hydroxycinnamates (HCTAs) in leaves and in berries during the 2021 season were measured by HPLC-DAD. The results of this study showed an increase in the concentration in Nebbiolo leaves, particularly of flavonols and flavan-3-ols, on June, the 24th, probably as a short-term response to the treatment; this increase was much more marked in NEB_ST, probably due to the most severe secondary shoot removal. Moreover, the leaves of the upper portion of the canopy (area 3) in NEB_ST displayed, in the two weeks after the canopy manipulation, the highest concentration of polyphenols, suggesting that the stressful enlightenment conditions induced by the heavy leaf removal, activated the photoprotective defence response of the plant, allowing the accumulation of flavonoids and of phenolic acids in the leaves remaining on the vines after the treatment application. The evolution of the canopy structure, represented by the foliage density index (d), during the season differed between the two treatments, implying different microclimatic conditions. To gain a better understanding of the effects exerted by defoliation on leaf and berry polyphenols, we reported the phenolic concentrations to the foliage density for the three areas of the two treatments. In NEB_ST treatment, in addition to the initial accumulation of leaf polyphenols, already appreciable from the concentration data, it emerged an increase of the values detected in the leaves of the bunch zone (area 1) for all the bioactive compounds in concomitance with veraison in both the treatments. We suggest, in accordance with other studies (Gutierrez et al., 2017), that the flavonoids and other polyphenolic components accumulated in the leaves are translocated to the ripening berries, after the activation of specific membrane transporters addressing the flux of these metabolites to the berries. The importance of studying polyphenols cannot be questioned due to their ecological role, but also to their bioactivity features that make these organic molecules highly applicable in many fields. So, modulating polyphenolic composition through traditional canopy management could be an important tool toward a more and more sustainable viticulture. The work of the present thesis should be intended as a contribution to larger research aimed at the molecular quantification of compounds linked to the secondary metabolism of the grapevine. This may provide useful indications regarding the innate self-defence capabilities of the various grapevine cultivars, offering further tools and agronomical practices that may prove to be useful for the identification of new approaches suitable for improving sustainability in vineyard management.

La gestione in verde della chioma della vite ha una chiara influenza sulla fisiologia e sull'accumulo dei metaboliti nei vari organi della pianta. In questa tesi abbiamo valutato sulla cultivar "Nebbiolo" (Vitis vinifera L.) gli effetti di due trattamenti di rimozione dei germogli secondari in post-fioritura, allo stadio BBCH 69. I due trattamenti sono stati, sfogliato basso (SB; acronimo NEB_SB), quando la defogliazione era limitata alla zona del grappolo (area 1; simulazione della diffusa pratica agronomica della defogliazione) e sfogliato tutto (ST; acronimo NEB_ST) quando la defogliazione interessava l'intera altezza della parete fogliare. Si sono misurati gli effetti dei trattamenti sullo sviluppo della chioma (valutata in base all'indice di densità fogliare, d) e sull’accumulo dei polifenoli nelle foglie rimanenti e nelle bucce delle bacche. La misura quantitativa e qualitativa dell'accumulo dei flavonoli, flavanonoli, flavan-3-oli e acidi idrossicinnamici legati all’acido tartarico (AICT) è stata eseguita per cromatografia liquida (HPLC-DAD). Un aumento della concentrazione nelle foglie di Nebbiolo, in particolare di flavonoli e flavan-3-oli, è stato osservato il 24 giugno, come risposta a breve termine al trattamento di rimozione dei germogli secondari, più intenso in NEB_ST. Inoltre, durante le prime due settimane dalla manipolazione, nelle foglie della porzione superiore della chioma (area 3) di NEB_ST è stata evidenziata la concentrazione più elevata di polifenoli. È ipotizzabile che le condizioni di stress luminoso indotte dalla rimozione delle foglie e dalla maggior esposizione della porzione apicale hanno attivato la difesa fotoprotettiva della pianta, incentivando l'accumulo di flavonoidi e di acidi fenolici nelle foglie rimanenti. L'evoluzione della struttura della chioma, rappresentata dall’indice di densità fogliare (d), durante la stagione differiva tra i due trattamenti, implicando condizioni microclimatiche differenti. Al fine di ottenere una migliore comprensione degli effetti indotti dalla defogliazione sull’accumulo dei metaboliti secondari nelle foglie rimanenti, abbiamo riportato le concentrazioni fenoliche alla densità fogliare per le tre aree (area: 1, 2, 3). Oltre all'accumulo iniziale per il trattamento NEB_ST, già apprezzabile dai dati delle concentrazioni, è emerso un aumento dei valori ottenuti ([mg classi di polifenoli/Kg] /d) nella zona della fascia grappoli (area 1) per tutti i composti bioattivi in concomitanza con l’invaiatura (6 agosto) sia per NEB_SB che per NEB_ST. È ipotizzabile, in accordo con altri studi (Gutierrez et al., 2017), che all’invaiatura i polifenoli accumulati nelle foglie vengano traslocati, grazie all’attivazione di trasportatori di membrana specifici, verso la bacca, il che potrebbe spiegare un loro maggior accumulo, anche nelle foglie, in concomitanza con questa fase fenologica. L'importanza dello studio dei polifenoli è evidente, sia in relazione al loro ruolo ecologico, sia in funzione delle loro caratteristiche di bioattività che rendono queste molecole organiche applicabili in molti campi. Infine, l’individuazione di pratiche agronomiche atte a modulare la composizione polifenolica delle foglie potrebbe divenire uno strumento utile nella direzione di aumentare le capacità di autodifesa della vite, per contribuire alla definizione di strumenti e di pratiche viticole che potranno rivelarsi utili per nuovi approcci nella gestione sostenibile dei vigneti.