Seasonal variation in physiological characteristics of two silver birch clones in the field

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Abstract:

Seasonal changes in growth, photosynthesis, and related biochemical properties and leaf structure were determined for two clones (4 and 80, 20 trees per clone) of 7-year-old Betula pendula Roth trees during the growing season of 1998. Differences between the two genotypes were determined to characterize the physiological traits that might affect growth and productivity and that might differ between the genotypes. Net photosynthesis of the short shoot leaves varied between 11 and 15 µmol·m–2·s–1 and decreased only slightly towards the end of the summer. However, our results showed more marked decreases in the amount of Rubisco (ribulose biphosphate carboxylase/oxygenase) and leaf N and increases in the total leaf, palisade and spongy layer thickness, chloroplast and starch grain size, and diameter of plastoglobuli in both clones in response to leaf ageing and changes in growth environment. Height and biomass were greater in clone 80 than in clone 4. This was related to slightly more efficient net photosynthesis and higher stomatal conductance and density as well as higher activity of Rubisco and content of foliar nutrients (other than N). We conclude that clone 80 is characterized by faster gas exchange, higher Rubisco activity, stomatal conductance, and density, and earlier leaf ageing, which may be related to the higher ozone sensitivity determined previously in pot experiments with younger saplings.

Les changements saisonniers de la croissance, de la photosynthèse et des propriétés biochimiques apparentées ainsi que de la structure des feuilles ont été observés pendant la saison de croissance de 1998 chez deux clones (clones 4 et 80, 20 arbres par clone) de Betula pendula Roth âgés de 7 ans. Les différences entre les deux génotypes ont été estimées dans le but de caractériser les traits physiologiques qui peuvent affecter la croissance et la productivité et qui peuvent aussi être différents chez les deux génotypes. La photosynthèse nette des feuilles des rameaux courts variait entre 11 et 15 µmol·m–2·s–1 et diminuait seulement légèrement vers la fin de l'été. Nos résultats ont cependant montré chez les deux clones une diminution plus marquée dans la quantité de carboxydismutase et d'azote du feuillage, ainsi qu'une augmentation de l'épaisseur des feuilles, incluant celle des couches spongieuse et palissadique, de la taille des chloroplastes et des grains d'amidon et du diamètre des plastoglobules en réponse au vieillissement du feuillage et aux changements des conditions de croissance. La hauteur et la biomasse étaient plus élevées pour le clone 80 que pour le clone 4. Cela était dû à une photosynthèse nette légèrement plus efficiente, à une conductance et à une densité stomatiques plus élevées de même qu'à une activité plus forte de la carboxydismutase et à un contenu en nutriments foliaires (autres que N) plus élevé. Nous concluons que le clone 80 est caractérisé par des échanges gazeux plus rapides, une activité de la carboxydismutase, une conductance et une densité stomatiques plus élevées et un vieillissement plus précoce du feuillage qui pourrait être lié à une sensibilité plus élevée à l'ozone telle qu'établie précédemment dans des expériences en pots avec de plus jeunes semis. [Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2003

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