Contrasting processing tomato cultivars unlink yield and pollen viability under heat stress - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue AoB Plants Année : 2021

Contrasting processing tomato cultivars unlink yield and pollen viability under heat stress

Résumé

Climate change is causing temperature increment in crop production areas worldwide, generating conditions of heat stress that negatively affect crop productivity. Tomato (Solanum lycopersicum), a major vegetable crop, is highly susceptible to conditions of heat stress. When tomato plants are exposed to ambient day/night temperatures that exceed 32°C/20°C respectively during the reproductive phase, fruit set and fruit weight are reduced, leading to a significant decrease in yield. Processing tomato cultivars are cultivated in open fields, where environmental conditions are not controlled, therefore plants are exposed to multiple abiotic stresses, including heat stress. Nonetheless, information on stress response in processing tomatoes is very limited. Understanding the physiological response of modern processing tomato cultivars to heat stress may facilitate the development of thermotolerant cultivars. Here, we compared two tomato processing cultivars, H4107 and H9780, that we found to be constantly differing in yield performance. Using field and temperature-controlled greenhouse experiments, we show that the observed difference in yield is attributed to the occurrence of heat stress conditions. In addition, fruit-set and seed production were significantly higher in the thermotolerant cultivar H4107, compared with H9780. Despite the general acceptance of pollen viability as a measure of thermotolerance, there was no difference in the percentage of viable pollen between H4107 and H9780 under either of the conditions tested. In addition to observations of similar pollen germination and bud abscission rates, our results suggest that processing tomato cultivars may present a particular case, in which pollen performance is not determining reproductive thermotolerance. Our results also demonstrate the value of combining controlled and uncontrolled experimental settings, in order to validate and identify heat stress related responses, thus facilitating the development of thermotolerant processing tomato cultivars.
Le changement climatique entraîne une augmentation de la température dans les zones de production végétale du monde entier, générant des conditions de stress thermique qui ont un impact négatif sur la productivité des cultures. La tomate (Solanum lycopersicum), l'une des principales cultures maraîchères, est très sensible aux conditions de stress thermique. Lorsque les plants de tomates sont exposés à des températures ambiantes jour/nuit qui dépassent respectivement 32°C/20°C pendant la phase de reproduction, la nouaison et le poids des fruits sont réduits, ce qui entraîne une baisse significative du rendement. Les cultivars de tomates de transformation sont cultivés en plein champ, où les conditions environnementales ne sont pas contrôlées, et les plantes sont donc exposées à de multiples stress abiotiques, dont le stress thermique. Néanmoins, les informations sur la réponse au stress chez les tomates de transformation sont très limitées. Comprendre la réponse physiologique des cultivars modernes de tomates de transformation au stress thermique pourrait faciliter le développement de cultivars thermotolérants. Nous avons comparé deux cultivars de tomates de transformation, H4107 et H9780, dont les performances en termes de rendement diffèrent constamment. En utilisant des expériences en champ et en serre à température contrôlée, nous montrons que la différence de rendement observée est attribuée à l'occurrence de conditions de stress thermique. En outre, la nouaison et la production de graines étaient significativement plus élevées dans le cultivar thermotolérant H4107, par rapport au H9780. Malgré l'acceptation générale de la viabilité du pollen comme mesure de la thermotolérance, il n'y avait aucune différence dans le pourcentage de pollen viable entre H4107 et H9780 dans l'une ou l'autre des conditions testées. En plus des observations de taux de germination du pollen et d'abscission des bourgeons similaires, nos résultats suggèrent que les cultivars de tomates de transformation peuvent présenter un cas particulier, dans lequel la performance du pollen ne détermine pas la thermotolérance reproductive. Nos résultats démontrent également l'intérêt de combiner des paramètres expérimentaux contrôlés et non contrôlés, afin de valider et d'identifier les réponses liées au stress thermique, facilitant ainsi le développement de cultivars de tomates de transformation thermotolérantes.

Dates et versions

hal-03295878 , version 1 (22-07-2021)

Identifiants

Citer

Golan Miller, Avital Beery, Prashant Kumar Singh, Fengde Wang, Rotem Zelingher, et al.. Contrasting processing tomato cultivars unlink yield and pollen viability under heat stress. AoB Plants, 2021, 13 (4), 9 p. ⟨10.1093/aobpla/plab046⟩. ⟨hal-03295878⟩
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