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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 63, Number 2, March 2006
Page(s) 111 - 118
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2005103
Published online 23 February 2006
Ann. For. Sci. 63 (2006) 111-118
DOI: 10.1051/forest:2005103

Effects of light intensity on the growth and energy balance of photosystem II electron transport in Quercus alba seedlings

G. Geoff Wanga and William L. Bauerleb

a  Department of Forest and Natural Resources, Clemson University, Clemson, SC 29634-0317, USA
b  Department of Horticulture, Clemson University, Clemson, SC 29634-0319, USA

(Received 26 April 2005; accepted 24 August 2005; published online 23 February 2006)

Abstract - Quercus alba (white oak) seedlings were grown at four levels of irradiance (5, 15, 30 and 100% of full sunlight) under a rain out shelter. After one growing season, the greatest diameter and height growth, biomass (root, leaf, and stem) and leaf area were observed on seedlings under 100% of full sunlight. Seedlings under 15, 30 and 100% of full sunlight allocated more biomass to roots (~ 70%) than seedlings under 5% of full sunlight (~ 58%), suggesting a priority in root growth unless light is severely limited. Leaf weight ratio, specific leaf area, and leaf area ratio increased with the degree of shading, indicating acclimation of leaves to different light intensities. Acclimation to light intensity closely correlated with the fluorescence parameter 1-qP. Non-photochemical quenching was also affected as shade intensity increased. The apparent reduction in electron transport rate (ETR) through photosystem II (PS II) increased with light intensity, and light saturated ETR under 5% of full sunlight was only 46% of that under full sunlight. The shift from photochemical to non-photochemical quenching occurred in response to increasing actinic light and as growth irradiance declined, the 'quenching shift rate' declined as well. Overall, Quercus alba seedlings demonstrated strong growth and allometric responses to light intensity.


Résumé - Effets de l'intensité lumineuse sur la croissance et la balance énergétique du transport d'électrons du photosystème II chez des semis de Quercus alba. Des semis de Quercus alba ont été élevés à quatre niveaux d'éclairement (5, 15, 30, et 100 % du plein éclairement). Après une saison de végétation, le diamètre et la croissance en hauteur, la biomasse (racine, feuille, tige) et la surface foliaire les plus importants ont été observés pour les semis poussant sous 100 % de lumière. Les semis poussant sous 15, 30 et 100 % d'éclairement ont alloué plus de biomasse aux racines (environ 70 %) que les semis poussant sous 5 % de lumière (environ 48 %) suggérant une priorité à la croissance des racines sauf quand l'éclairement est fortement limité. Le poids des feuilles rapporté à la biomasse totale, la surface spécifique des feuilles, la surface des feuilles rapportée à la biomasse totale s'accroissent avec l'importance de l'ombre, indiquant l'acclimatation des feuilles aux différents niveaux d'éclairement. L'acclimatation à la lumière est étroitement corrélée avec le paramètre de flurescence1-qp. Le quenching non-photochimique était aussi influencé par l'accroissement de l'ombre. L'apparente réduction dans le taux de transport d'électrons (ETR) à travers le photosystème II (PS II) s'accroît avec l'importance de l'éclairement et ETR saturé sous 5 % d'éclairement ne représentait que 46 % seulement de celui sous pleine lumière. Le changement entre quenching photochimique et non-photochimique intervient en réponse à l'accroissement de la lumière actinique et comme l'éclairement de croissance diminue, le « taux de changement du quenching » baisse aussi. En général, les semis de Quercus alba ont manifesté une forte croissance et des réponses allométriques à l'intensité de l'éclairement.


Key words: white oak / shade tolerance / biomass allocation / modulated chlorophyll fluorescence / light acclimation

Mots clés : Quercus alba / tolérance à l'ombre / répartition de la biomasse / fluorescence modulée de la chlorophylle / acclimatation à la lumière

Corresponding author: G. Geoff Wang gwang@clemson.edu

© INRA, EDP Sciences 2006