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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 56, Number 1, 1999
Page(s) 59 - 69
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:19990108
Ann. For. Sci. 56 (1999) 59-69
DOI: 10.1051/forest:19990108

Source-sink relationships for carbon and nitrogen during early growth of Juglans regia L. seedlings: analysis at two elevated CO 2 concentrations

Pascale Maillarda, Éliane Deléensb, Frédéric Castella and François-Alain Daudeta

a  Laboratoire de physiologie intégrée de l'arbre fruitier, Inra, Domaine de Crouelle, 63039 Clermont-Ferrand cedex 02, France
b  Laboratoire de structure et de métabolisme des plantes, CNRS, ERS 569, Université Paris XI, 91405 Orsay cedex, France

Abstract - Assimilation and allocation of carbon (C) and nitrogen (N) were studied in seedlings (Juglans regia L.) grown for 55 days under controlled conditions (22 °C, 12 h, 90 % relative humidity [RH]) using two CO2 concentrations (550 and 800 μL L-1 CO2). C and N decrease in seeds was unaltered by CO,. At the end of seed contribution (day 35), C and N accumulation in seedlings was favoured under 800 μL L-1 [CO2], resulting in an increase of about +50 % for C and +35 % for N. Growth enhancement was larger in roots than in shoot, resulting in a higher root:shoot ratio (R:S = 0.62) with respect to 550 μL L-1 CO, (R:S = 0.40) at day 55. These results were due, in order, to: 1) a shoot respiration temporarily depressed by [CO,], 2) a reduction by 46 % of the root + soil respiration, 3) a stimulation by 14 % of the C assimilation and 4) an increased uptake and assimilation of N coming from the rooting medium. An increased use of N originated from the seed was observed in leaves and lateral roots, suggesting optimisation of distribution of stored N pools by seedlings. These changes finally gave rise to an increased C:N ratio for taproot (+27 %), roots (+20 %), stem (+28 %), and leaves (+12 %), suggesting a N dilution in the tissues. (© Inra/Elsevier, Paris.)


Résumé - Relations source-puits pour le carbone et l'azote durant les premiers stades de croissance de semis de Juglans regia L. : analyse à deux concentrations en CO2 atmosphérique élevées. L'assimilation et la répartition du carbone (C) et de l'azote (N) ont été étudiées chez des semis de Juglans regia L. cultivés 55 j en conditions contrôlées (22 °C, 12h, 90 % H. R.) à deux teneurs en CO, atmosphérique (550 et 800 μL L-1 CO2). La diminution en C et N des graines n'est pas modifiée par la teneur en CO2. L'accumulation de C et N dans les plants est augmentée de 50% et 35% respectivement à 800 μL L-1 CO2, dès l'arrêt de la contribution de la graine (j 35). Sous la plus forte teneur en CO, le gain de croissance observé est plus important pour le système souterrain qu'aérien aboutissant à un rapport tige-racine augmenté (0,62) à 800 μL L-1 CO, comparé à 550 μL L-1 CO2 (0,40). Ces résultats sont dus à (1) une respiration temporairement déprimée par le CO,, (2) une diminution par 46 % de la respiration sol + racines, (3) une stimulation par 14 % de l'assimilation du C, et (4) une augmentation de l'absorption et de l'assimilation de l'azote du sol. Une augmentation de l'utilisation de l'azote originaire de la graine est observée dans les feuilles et les racines latérales suggérant une optimisation de l'utilisation et de la répartition de l'azote stocké par les plants. Ces changements aboutissent à une augmentation du rapport C/N pour le pivot (+27 %), les racines (+20 %), la tige (+28 %), et les feuilles (+12 %), suggérant une dilution de l'azote dans les tissus. (© Inra/Elsevier, Paris.)


Key words: Juglans regia / CO2 / C balance / 15N / shoot / root

Mots clés : Juglans regia / CO2 / C balance / 15N / tige / racine