Μελέτη της ελληνικής ποικιλίας της αμπέλου Ασύρτικο εν όψει της κλιματικής αλλαγής: οικοφυσιολογικά, μεταβολικά και μορφολογικά-ανατομικά χαρακτηριστικά του φυτού

Abstract

This PhD thesis was conducted in the Department of Botany, Faculty of Biology, in collaboration with the Foundation for Research and Technology - Hellas (FORTH) in Heraklion (Crete) and the Faculty of Crop Science at the Agricultural University of Athens. Τhe ecophysiological, morphological and anatomical characteristics of two developmental stages of leaves from the grapevine variety Vitis vinifera L. cv. Assyrtiko have been investigated. The plants were exposed to abiotic stresses, simulating the third and most severe climate change scenario (RCP8.5) of the AR5 report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The considered abiotic factors were the increase of temperature and water shortage. Furthermore, morphological traits and ecophysiological parameters of Assyrtiko grapevine leaves were studied on plants of two different ages from vineyards grown on Santorini Island (Greece) in order to detect variations in their response under similar environmental growing conditions. In Attica region of Greece, according to the extreme RCP8.5 climatic scenario, an increase in temperature of approximately 1.5-1.6 °C is expected during the period 2031-2050, which will be more enhanced in summer and autumn, and milder in winter. Additionally, forecasts predict a decline in precipitation (approximately by 30%).Grapevine (Vitis vinifera L.) is a deciduous perennial plant cultivated in Mediterranean climates, but also found growing in semi-arid regions. Vitis vinifera L. cv. Assyrtiko is a highly valued and well-known cultivar for viticulture in Greece. This white grape variety is indigenous on the volcanic terroir of Santorini Island in the Aegean Sea (Greece); also, it is widely planted on Cyclades’ Islands and cultivated in other regions of Greece. Water is essential for the growth of grapevines and its shortage is considered as the primary limiting plant growth environmental factor; even in the Mediterranean region, where average temperatures permit grapevine’s growth, a water deficit affects its development. In addition, extreme ambient temperatures are a significant stress factor for plant organisms. An increase of temperature can potentially alter the physiology of the grapevine leaf by reducing the photosynthetic capacity (closure of stomata, reduction of gas exchange, limitation of CO2 diffusion, etc.). Therefore, viticulture is vulnerable to the climate change, particularly in the Mediterranean region. During the first year of the PhD Thesis (growth period 2020), the concentrations of photosynthetic pigments, total sugars, phenolic compounds and starch were determined in both young expanding and fully expanded leaves of Vitis vinifera cv. Assyrtiko plants grown in a growth chamber at the Department of Botany of the National and Kapodistrian University of Athens. Also, the specific leaf area (SLA), the leaf optical properties and anatomical characteristics were investigated. In the following three years (April 2021 - September 2023), experiments were carried out in an experimental vineyard in Agia Marina, Aegina (37°44'51"Β, 23°32'19"Α). In addition to the parameters measured during the first year, the levels of proline, hydrogen peroxide (H₂O₂) and malondialdehyde (MDA) were also measured. Under controlled chamber conditions and ambient conditions, the grapevine plants were divided into four groups exposed to different temperature and irrigation conditions. The first group was well watered. The second group included plants grown under reduced soil water content by 30%, in comparison to the well-watered plants. The plants of the third group were exposed to a higher than the ambient temperature (by 2-3 °C) with adequate watering and the plants of the fourth group were also grown under an increased temperature, but with reduced irrigation by 30%. Also, from the experiments of the three growing seasons, the possible acclimatization of plants to the changing conditions of water deficit and increased temperature was studied, through short-term and long-term mechanisms, such as the modification of morphology and the synthesis of protective substances. During the 2022 growing season, anatomical characteristics, photosynthetic parameters and fluorescence indices were measured on fully developed grapevine cv. Assyrtiko leaves on plants that were adequately watered and plants exposed to water deficit conditions in the greenhouse in the experimental vineyard in Agia Marina, Aegina, Greece. During the same growing season, young expanding and fully expanded leaves were sampled and ecophysiological parameters were measured from two vineyards of Santorini Island, from plants of different ages. The leaf sampling on the island of Santorini was carried out from two locations, in ΄Mesa Katoikies΄ (36°41'95,9"Β, 25°44'19,4"Α) and in ΄Panagia Kokkini΄ (36°24'50,8"B, 25°26'36,4"Α), where climatic and soil conditions were similar due to their close proximity. It has been observed, according to the results, that under conditions of reduced soil water content without any increase of temperature, Assyrtiko grapevine plants excibited changes in the physiological parameters of their leaves. Specifically, in young expanding leaves a decrease in the content of chlorophyll a and b and a decrease in SLA are recorded. Additionally, a decrease content of phenolic compounds and an increase of the accumulation of H2O2 and MDA was observed, in young expanding leaves of grapevines cv. Assyrtiko. Furthermore, a decrease of the leaf thickness and pallisade parenchyma and an increase of intercellular spaces are recorded. In fully expanded leaves, a decrease content of chlorophyll a, total sugars and phenolic compounds has been observed, while proline, H2O2 and MDA increased. In young expanding leaves exposed to the increase of temperature by 2-3 oC without any application of water deficit, carotenoid content and phenolic compounds show reduced values, while H2O2 and MDA increased. Regarding the anatomical characteristics, the thickness of the palisade and spongy parenchyma, as well as the leaf thickness were significantly reduced, resulting in thinner leaves. In fully expanded leaves, carotenoid content was increased under increased temperature. The decrease in phenolic compounds content indicates a reduced allocation in defense mechanisms. Additionally, the increase in SLA indicates a larger surface area efficient for transpiration. In fully expanded leaves, an increase of the leaf thickness in addition to palisade and spongy parenchyma has been observed. Grapevine plants cv. Assyrtiko exposed to the considered combination of water deficit and elevated temperature, led to the greatest variability in physiological, morphological and anatomical characteristics. Specifically, in young expanding leaves the content of total chlorophylls, carotenoids, total sugars and starch concentrations decreased. Also, a decrease has been observed in the thickness of palisade and spongy parenchyma and leaf thickness. The observed increase in free proline is related to osmotic regulation. Also, the concentration of H₂O₂ and MDA increased. The fully expanded leaves displayed increased carotenoids and SLA. Anatomical analysis of fully expanded leaves revealed reductions in palisade and spongy parenchyma thickness. Regarding the leaf optical properties, differences were found in the absorption measurements, reflecting anatomical and physiological responses as well as leaf developmental stage, leaf surface and treatment applied. From the study of the changes of the physiological parameters during the three years of acclimatization and the application of reduced water availability, it is observed that the young expanding leaves exhibited greater adaptive capacity; this is indicated by the increased chlorophyll content and total sugars, enhancing their tolerance to stress. In fully expanded leaves, a gradual decline of photosynthetic and antioxidant substances was observed, indicating a decrease in the mature leaf’s ability to cope with oxidative damage. Regarding the application of treatments linked to grapevines’ exposure to increased temperature, similar responses have been recorded between young expanding and fully expanded leaves. The study assessed anatomical and morphological traits, along with photosynthetic parameters and fluorescence indices, in fully expanded leaves of both well-watered plants and plants exposed to water deficit conditions in the greenhouse of Agia Marina, Aegina, Greece. Under water deficit, a reduction in stomatal pore length and transpiration was observed, resulting in lower photosynthesis rates and decreased water use efficiency. In addition, a reduction in the carbon sink in the form of CaOx crystals in the form of raphides and druses was detected. The deconstruction of crystals and the maintenance of the Fv/Fm index, at constant values throughout the day, demonstrated a lack of stress on photosystem II and active “alarm photosynthesis”. The results indicated that the developmental stage of the leaves was a crucial factor concerning the anatomical responses, with young expanding leaves consistently exhibiting reduced mesophyll thickness. The fully expanded leaves exhibited a more stable anatomical pattern, indicating that they had already undergone structural modifications to adapt to stress conditions. Overall, the leaves of Assyrtiko grapevine plants are affected by changing abiotic conditions with the combination of temperature increase and water deficit inducing the most pronounced changes. Vitis vinifera cv. Assyrtiko plant adaptation mechanisms to extreme stress conditions include alarm photosynthesis, production of photoprotective molecules (such as pigments), morphological and structural changes (changes in SLA, increased stomatal density, changes in intercellular space area and mesophyll thickness), in order to maintain water status and photosynthetic capacity. Additionally, the plant responses can be attributed to their age and their leaf developmental stage, under conditions of water deficit, increased temperature and a combination of water deficit and elevated temperature, simulating climate change. According to the results, this PhD Thesis provides the first documented correlation between physiological, morphological, and anatomical responses of leaves of Vitis vinifera L. cv. Assyrtiko and abiotic environmental factors (elevated temperature and reduced water availability) simulating the IPCC's RCP 8.5 scenario. Also, this PhD Thesis highlights the importance of understanding how Vitis vinifera L. cv. Assyrtiko adapts to changes induced by climate change, contributing to the scientific dialogue in order to revise and revisit cultivation practices and vineyard management strategies.

Στη παρούσα Διδακτορική διατριβή η οποία εκπονήθηκε στον Τομέα Βοτανικής του Τμήματος Βιολογίας του Ε.Κ.Π.Α. σε συνεργασία με το Ι.Τ.Ε. στο Ηράκλειο της Κρήτης και με τη συμβολή του Τμήματος Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής, στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών, πραγματοποιήθηκε η αξιολόγηση των οικοφυσιολογικών ιδιοτήτων και των μορφολογικών και ανατομικών χαρακτηριστικών φύλλων (όπου γίνεται αναφορά στα φύλλα εννοούνται τα νεαρά αναπτυσσόμενα και τα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα εκτός από τις περιπτώσεις που γίνεται διακριτή επεξήγηση) δύο αναπτυξιακών σταδίων της ποικιλίας αμπέλου Vitis vinifera L. cv. Ασύρτικο, εκτεθειμένων σε πειραματικά μεταβαλλόμενες αβιοτικές καταπονήσεις που προσομοιάζουν το τρίτο και πιο επιζήμιο κλιματικό σενάριο (RCP8.5) της AR5 έκθεσης της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την κλιματική αλλαγή (IPCC). Οι αβιοτικοί παράγοντες που επιλέχτηκαν και εφαρμόστηκαν πειραματικά ήταν η αύξηση της θερμοκρασίας και η μείωση της εδαφικής υδατοπεριεκτικότητας. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε μελέτη των μορφολογικών ιδιοτήτων και οικοφυσιολογικών παραμέτρων των φύλλων αμπέλου ποικιλίας Ασύρτικο σε φυτά διαφορετικής ηλικίας από δύο αμπελώνες της Σαντορίνης, με σκοπό τον εντοπισμό διαφορών στην απόκριση τους υπό το πρίσμα όμοιων περιβαλλοντικών συνθηκών ανάπτυξης. Στη περιοχή της Αττικής, σύμφωνα με το ακραίο σενάριο RCP8.5, αναμένεται αύξηση της θερμοκρασίας κατά 1,5-1,6 oC κατά την περίοδο 2031-2050. Η άνοδος αυτή θα είναι πιο έντονη το καλοκαίρι και το φθινόπωρο και πιο ήπια τον χειμώνα. Επιπλέον, προβλέπεται μέγιστη αύξηση της θερμοκρασίας κατά 4,7 oC για την περίοδο 2081-2100 και στην περιοχή της Μεσογείου μείωση της βροχόπτωσης κατά περίπου 30% έως το 2100. Η άμπελος Vitis vinifera L. είναι ένα φυλλοβόλο πολυετές φυτό, το οποίο καλλιεργείται κυρίως σε περιοχές με μεσογειακό κλίμα, αλλά συναντάται και σε ένα ευρύτερο φάσμα κλιματικών συνθηκών, όπως σε ημίξηρες και τροπικές περιοχές. Ανάμεσα στις πιο σημαντικές για την οικονομία της χώρας ποικιλίες της αμπέλου Vitis vinifera L. είναι και η ποικιλία (cv: cultivar) Ασύρτικο, η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή λευκού οίνου. Η ποικιλία Ασύρτικο καλλιεργείται σε όλη την Ελλάδα αλλά κυρίως στα νησιά των Κυκλάδων, ιδίως στη Σαντορίνη με το ηφαιστειακό μικροκλίμα (terroir). Το νερό είναι απαραίτητο για τη σύνθεση των μεταβολιτών και την ανάπτυξη της αμπέλου καθώς η ανεπάρκειά του αποτελεί τον κυριότερο περιοριστικό περιβαλλοντικό παράγοντα. Ακόμη και σε περιοχές όπου οι μέσες θερμοκρασίες επιτρέπουν την ανάπτυξή της, και σε περιοχές με ευνοϊκές μέσες θερμοκρασίες για τη καλλιέργειά της, όπως η περιοχή της Μεσογείου, η υδατική έλλειψη επιδρά στην ανάπτυξή της. Υπό τις μεσογειακές κλιματολογικές συνθήκες, η ρύθμιση της χρήσης νερού, λόγω της έλλειψης αυτού στο έδαφος, είναι απαραίτητη για την επιβίωση, την παραγωγικότητα και την αναπαραγωγή των ειδών. Επιπροσθέτως, ακραίες περιβαλλοντικές θερμοκρασίες αποτελούν έναν σημαντικό παράγοντα καταπόνησης των φυτικών οργανισμών. Ανάλογα με το επίπεδο αύξησης της θερμοκρασίας επηρεάζεται και η φυσιολογία του φύλλου της αμπέλου μειώνοντας τη φωτοσυνθετική ικανότητα των φυτών (κλείσιμο στομάτων και μείωση ανταλλαγής αερίων, περιορισμός της διάχυσης του CO2 κ.α.). Συνεπώς, η αμπελουργία είναι ιδιαίτερα ευάλωτη στις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, με τις προβλέψεις να δείχνουν ότι η περιοχή της Μεσογείου θα επιβαρυνθεί περισσότερο από άλλες περιοχές της Ευρώπης.Κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους της διδακτορικής διατριβής σε νεαρά αναπτυσσόμενα και πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα αμπέλου (αναπτυξιακή περίοδος 2020), προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις χρωστικών, ολικών σακχάρων, φαινολικών ενώσεων, αμύλου και υπολογίστηκε η ειδική φυλλική επιφάνεια (SLA). Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι οπτικές ιδιότητες των φύλλων και μελετήθηκαν συγκεκριμένα ανατομικά χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιήθηκαν φυτά Vitis vinifera cv. Ασύρτικο τα οποία τοποθετήθηκαν σε θάλαμο ανάπτυξης (ΕΣΘ) στον Τομέα Βοτανικής, στο Τμήμα Βιολογίας του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Τα επόμενα τρία έτη (Απρίλιος 2021 - Σεπτέμβριος 2023), πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε πειραματικό αμπελώνα στην Αγία Μαρίνα, Αίγινας (37°44'51"Β, 23°32'19"Α). Εκτός από τις παραμέτρους που μετρήθηκαν κατά το πρώτο έτος, προσδιορίστηκαν επίσης τα επίπεδα προλίνης, υπεροξειδίου του υδρογόνου (H₂O₂) και μηλονικής διαλδεΰδης (MDA). Σε ελεγχόμενες συνθήκες θαλάμου και σε συνθήκες περιβάλλοντος, τα φυτά χωρίστηκαν σε τέσσερις ομάδες με διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και άρδευσης. Η πρώτη ομάδα φυτών ποτιζόταν επαρκώς και η δεύτερη περιλάμβανε φυτά που αναπτύχθηκαν σε περιβάλλον μειωμένης εδαφικής υδατοπεριεκτικότητας κατά 30%. Τα φυτά της τρίτης ομάδας εκτέθηκαν σε περιβάλλον υψηλότερης θερμοκρασίας (κατά 2-3 °C) με επαρκές πότισμα και τα φυτά της τέταρτης ομάδας αναπτύχθηκαν επίσης σε αυξημένη θερμοκρασία, αλλά με άρδευση μειωμένη κατά 30%. Από τα αποτελέσματα των τριών αναπτυξιακών περιόδων, μελετήθηκε ο πιθανός εγκλιματισμός των φύλλων των φυτών ποικιλίας Ασύρτικου στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του υδατικού ελλείματος και της αυξημένης θερμοκρασίας, μέσω βραχυπρόθεσμων και μακροπρόθεσμων μηχανισμών, όπως η τροποποίηση της μορφολογίας και η βιοσύνθεση προστατευτικών ουσιών. Κατά τη διάρκεια της αναπτυξιακής περιόδου του έτους 2022, και λόγω του ενδιαφέροντος που παρουσίασαν τα αποτελέσματα, σε πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα αμπέλου, φυτών που ποτίζονταν επαρκώς και φυτών σε συνθήκες υδατικού ελλείμματος εντός θερμοκηπίου στον πειραματικό αμπελώνα στην Αγία Μαρίνα, Αίγινας πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ανατομικών χαρακτηριστικών, φωτοσυνθετικών παραμέτρων και δεικτών φθορισμού. Επιπλέον, κατά την αναπτυξιακή περίοδο της αμπέλου του έτους 2022 συλλέχθηκαν νεαρά αναπτυσσόμενα και πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα και μετρήθηκαν οικοφυσιολογικές παράμετροι από δύο αμπελώνες της Σαντορίνης, από φυτά διαφορετικών ηλικιών. Η δειγματοληψία για τον προσδιορισμό των οικοφυσιολογικών παραμέτρων σε φύλλα φυτών αμπέλου από το νησί της Σαντορίνης πραγματοποιήθηκε σε δύο τοποθεσίες, στις Μέσες Κατοικίες (36°41'95,9"Β, 25°44'19,4"Α) και στον Ιερό Ναό Παναγίας Κόκκινης (36°24'50,8"B, 25°26'36,4"Α). Οι κλιματικές και εδαφικές συνθήκες των δύο περιοχών κρίθηκαν όμοιες, λόγω της μικρής μεταξύ τους απόστασης.Υπό συνθήκες μείωσης της εδαφικής υδατοπεριεκτικότητας χωρίς αύξηση της θερμοκρασίας βάσει των αποτελεσμάτων, προκύπτει πως τα φυτά αμπέλου ποικιλίας Ασύρτικο μεταβάλλουν βασικές φυσιολογικές παραμέτρους των φύλλων τους. Συγκεκριμένα, στα νεαρά αναπτυσσόμενα φύλλα καταγράφεται μείωση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη a και b και μείωση SLA. Επιπλέον, παρατηρείται μείωση της περιεκτικότητας σε φαινολικές ενώσεις λόγω υδατικής έλλειψης και συσσώρευση προλίνης. Η παρατηρούμενη αύξηση στη συσσώρευση H2O2 και MDA, επιβεβαιώνει την καταπόνηση στα νεαρά αναπτυσσόμενα φύλλα των φυτών της ποικιλίας Ασύρτικο. Διαπιστώνεται μείωση του πάχους φύλλου και του πασσαλώδους παρεγχύματος νεαρών αναπτυσσόμενων φύλλων και αύξηση των μεσοκυττάριων χώρων. Όσον αφορά στα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα παρατηρείται μείωση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη a, ολικών σακχάρων και φαινολικών ενώσεων. Αντίθετα η περιεκτικότητα σε προλίνη, H2O2 και MDA αυξήθηκε. Κατά την εφαρμογή της μεταχείρισης όπου πραγματοποιήθηκε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 2-3 oC σε φυτά που ποτίζονταν επαρκώς, στα νεαρά αναπτυσσόμενα φύλλα, τα καροτενοειδή και οι φαινολικές ενώσεις παρουσιάζουν μειωμένες τιμές. Αντίθετα, αυξάνεται η παραγωγή H2O2 και MDA. Όσον αφορά στα ανατομικά χαρακτηριστικά, το πάχος πασσαλώδους και σπογγώδους παρεγχύματος καθώς και το συνολικό πάχος των φύλλων μειώνεται στατιστικά σημαντικά, με αποτέλεσμα τα φύλλα να εμφανίζονται λεπτότερα. Στα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα, τα καροτενοειδή αυξάνονται λόγω αύξησης της θερμοκρασίας, ενώ η παρατηρούμενη μείωση των φαινολικών ενώσεων υποδεικνύει μειωμένη «επένδυση» σε αμυντικούς μηχανισμούς. Ταυτόχρονα, η αύξηση SLA υποδεικνύει μεγαλύτερη επιφάνεια για διαπνοή. Στα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα, παρατηρείται αύξηση του πάχους του φύλλου, του πασσαλώδους και του σπογγώδους παρεγχύματος. Ωστόσο, στα φυτά αμπέλου υπό την εφαρμογή του συνδυασμού των μεταχειρίσεων, παρατηρούνται οι περισσότερες μεταβολές στις φυσιολογικές παραμέτρους καθώς και στα μορφολογικά και ανατομικά χαρακτηριστικά λόγω της επίδρασης του συνδυασμού των δύο αβιοτικών καταπονήσεων. Συγκεκριμένα, στα νεαρά αναπτυσσόμενα φύλλα, μειώνεται η συγκέντρωση των ολικών χλωροφυλλών, των καροτενοειδών, των συγκεντρώσεων ολικών σακχάρων και του αμύλου. Επίσης, παρατηρείται μείωση στο πάχος πασσαλώδους και σπογγώδους παρεγχύματος και του πάχους των νεαρών αναπτυσσόμενων φύλλων. Η αύξηση της συγκέντρωσης της προλίνης σχετίζεται με ωσμωτική ρύθμιση. Επίσης, αυξάνεται η συγκέντρωση Η₂Ο₂ και MDA. Αντίθετα, τα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα εμφανίζουν αύξηση καροτενοειδών και SLA. Αναφορικά με τις ανατομικές μεταβολές στα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα, παρατηρείται μείωση πάχους πασσαλώδους και σπογγώδους παρεγχύματος. Όσον αφορά στις οπτικές ιδιότητες του φύλλου, διαπιστώθηκαν διαφορές στις μετρήσεις απορρόφησης, οι οποίες αντανακλούν τη διαφορετική ανατομική και φυσιολογική απόκριση των φύλλων στα φυτά αμπέλου ποικιλίας Ασύρτικο και οι οποίες μεταβάλλονται ανάλογα με το αναπτυξιακό στάδιο, την εξεταζόμενη επιφάνεια των φύλλων και την εφαρμοσμένη μεταχείριση. Από τη μελέτη των μεταβολών στη συγκέντρωση των φυσιολογικών παραμέτρων κατά τα τρία έτη εγκλιματισμού και την εφαρμογή της μείωσης της εδαφικής υδατοπεριεκτικότητας, παρατηρείται πως τα νεαρά αναπτυσσόμενα φύλλα διαθέτουν μεγαλύτερη προσαρμοστική ικανότητα, καθώς οι χλωροφύλλες και τα ολικά σάκχαρα αυξάνονται, ενισχύοντας την ανοχή τους στην καταπόνηση. Στα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα, παρατηρείται σταδιακή απώλεια φωτοσυνθετικών και αντιοξειδωτικών ουσιών, υποδεικνύοντας μείωση της ικανότητας του φυτού στην αντιμετώπιση οξειδωτικής βλάβης. Όσον αφορά στην εφαρμογή των μεταχειρίσεων όπου αυξάνεται η θερμοκρασία ανεξάρτητα από την εφαρμοσμένη άρδευση, καταγράφεται παρόμοια απόκριση στα νεαρά αναπτυσσόμενα και στα πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα σχετικά με φυσιολογικές αποκρίσεις. Κατά την επεξεργασία των ανατομικών και μορφολογικών χαρακτηριστικών καθώς και των φωτοσυνθετικών παραμέτρων και δεικτών φθορισμού σε πλήρως ανεπτυγμένα φύλλα φυτών που ποτίζονταν επαρκώς και φυτών σε συνθήκες υδατικού ελλείμματος εντός του θερμοκηπίου, παρατηρήθηκε μείωση του μήκους του ανοίγματος των στοματικών πόρων και μείωση της διαπνοής, οδηγώντας σε χαμηλότερο τάχος φωτοσύνθεσης και αποδοτικότητας χρήσης νερού σε συνθήκες υδατικής έλλειψης. Επιπλέον, διαπιστώθηκε μείωση του αποθέματος άνθρακα με τη μορφή κρυστάλλων CaOx που συναντώνται με την μορφή ραφίδων και δρουσών. Η αποδόμηση των κρυστάλλων και η διατήρηση του δείκτη μεταβλητού φθορισμού (Fv/Fm), σε σταθερές τιμές κατά τη διάρκεια της ημέρας επιδεικνύει έλλειψη καταπόνησης του φωτοσυστήµατος ΙΙ και ενεργή «φωτοσύνθεση συναγερμού». Συγκεντρωτικά, τα φυτά αμπέλου ποικιλίας Ασύρτικο επηρεάζονται από τις μεταβαλλόμενες αβιοτικές συνθήκες και υποδεικνύουν ότι ο συνδυασμός θερμοκρασιακής αύξησης και υδατικής έλλειψης προκαλεί τις κυριότερες διαφοροποιήσεις. Μηχανισμοί προσαρμογής των φυτών στις ακραίες συνθήκες καταπόνησης περιλαμβάνουν τη φωτοσύνθεση συναγερμού, τη παραγωγή φωτοπροστατευτικών μορίων (ρύθμιση χρωστικών ουσιών κ.α.), τις μορφολογικές και δομικές μεταβολές (διαφοροποίηση SLA, αύξηση στοματικής πυκνότητας, μεταβολές μεσοκυττάριων χώρων και πάχος μεσόφυλλου), για διατήρηση της υδατικής κατάστασης και της φωτοσυνθετικής ικανότητας. Επιπρόσθετα, μέρος των αποκρίσεων των φυτών της αμπέλου Ασύρτικο οφείλεται στην ηλικία τους και στο αναπτυξιακό στάδιο των φύλλων που εκτίθενται σε συνθήκες υδατικού ελλείματος, αυξημένης θερμοκρασίας και συνδυασμού μεταχειρίσεων λόγω κλιματικής αλλαγής.Σύμφωνα με τα αποτελέσματα προκύπτει για πρώτη φορά συσχέτιση μεταξύ φυσιολογικών, μορφολογικών και ανατομικών αποκρίσεων των φύλλων της ποικιλίας Vitis vinifera L. cv. Ασύρτικο και αβιοτικών περιβαλλοντικών συνθηκών (αύξηση θερμοκρασίας και μείωση εδαφικής υδατοπεριεκτικότητας) του σεναρίου RCP 8.5 της IPCC. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή αναδεικνύει τη σημασία της κατανόησης του τρόπου με τον οποίο η άμπελος προσαρμόζεται σε μεταβολές που επέρχονται με την κλιματική αλλαγή, συμβάλλοντας στον επιστημονικό διάλογο για την ανάγκη αναπροσαρμογής καλλιεργητικών πρακτικών και στρατηγικών διαχείρισης αμπελώνων.