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Delayed flowering as a potential benefit-decreasing cost of compensatory regrowth

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Abstract:

Some monocarpic plants show surprising variation in response to natural and simulated grazing. In favourable conditions, injured plants may grow larger and produce more fruits and viable seeds compared with their uninjured counterparts. Such overcompensation, however, is associated with potential costs, particularly delays in flowering and fruit maturation. These delays may further increase a risk of frost injury before seed maturation in the early autumn. We tested the effects of artificially advanced night frosts on the compensatory capacity (i.e., the capacity to compensate the lost biomass by regrowth) of the monocarpic herb Erysimum strictum P.Gaertn., B.Mey., and Scherb. in a common garden experiment. Two simulated herbivory treatments were applied: 25% apical clipping in early vs. late June. Frost treatment was applied in a climate chamber in late August – early September, about 3 weeks before the first natural frost period. Apically damaged plants not exposed to frost treatment produced 1.9–2.6 times more total biomass and 2.5 times more fruit than intact plants. Frost treatment reduced plant performance by 35%–48%, but in contrast to our expectation, there was no significant difference between intact and apically damaged plants in response to early frost. In spite of the delay in phenology, compensatory regrowth did not increase the risk of frost injury. We conclude that while early night frosts imply a potential risk to monocarpic herbs recovering from herbivory, possibly other suboptimal conditions, such as drought in late summer, may provide a greater threat for early-flowering meadow and grassland plants recovering from grazing. Possibly multiple selective forces and environmental risk factors operate together in the evolution of grazing tolerance associated with flowering phenology, plant growth strategy, and architecture.

Certaines plantes monocarpiques montrent des réactions surprenantes en réaction au broutage naturel ou simulé. Sous des conditions favorables, les plantes blessées peuvent augmenter leur développement et produire plus de fruits et de graines viables, comparativement à leurs contreparties indemnes. Une telle surcompensation implique cependant des coûts potentiels, surtout un délai de la floraison et de la maturation des fruits. Ces délais peuvent de plus augmenter le risque de dommages par le gel avant la maturation des graines à l'automne. Les auteurs ont expérimenté les effets de gels nocturnes hâtifs sur la capacité compensatrice (i.e. la capacité à compenser la biomasse perdue par une repousse) de l'herbacée Erysimum strictum P.Gaertn., B.Mey. and Scherb., lors d'une expérience en jardin commun. Ils ont appliqué deux traitements simulant l'herbivorie: coupe apicale de 25% au début vs la fin de juin. Ils ont appliqué les traitements de gel dans une chambre climatisée vers la fin d'août – début septembre, environ trois semaines avant la première période de gel naturel. Les plantes dont l'apex a été endommagé sans exposition au traitement par le gel ont produit une biomasse totale de 1,9 à 2,6 fois supérieure et 2,5 fois plus de fruits que les plantes intactes. Le traitement par le froid réduit la performance des plantes de 35–48%, mais contrairement aux attentes, on n'a observé aucune différence significative entre les plantes intactes et apicalement perturbées en réaction au gel hâtif. En dépit du délai de la phénologie, la repousse compensatrice n'augmente pas le risque de dommage par le gel. Les auteurs concluent que bien que les gels nocturnes hâtifs impliquent un risque potentiel pour les herbacées monocarpiques recouvrant de l'herbivorie, d'autres conditions sub-optimales comme la sécheresse de fin d'été, pourraient constituer une plus grande menace pour les plantes des pelouses et des prairies à floraison précoce et les plantes de pâturages recouvrant de l'herbivorie. De multiples forces sélectives possibles et facteurs de risques environnementaux agissent ensemble sur l'évolution de la tolérance au broutage associée à la phénologie florale, la stratégie de croissance des plantes et leur architecture.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-09-01

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  • Published since 1929, this monthly journal features comprehensive research articles and notes in all segments of plant sciences, including cell and molecular biology, ecology, mycology and plant-microbe interactions, phycology, physiology and biochemistry, structure and development, genetics, systematics, and phytogeography. It also publishes commentary and review articles on topics of current interest, contributed by internationally recognized scientists.

    Previously published as the Canadian Journal of Botany
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