A comparison of photosynthetic responses to water stress in seedlings from 3 oak species: Quercus petraea (Matt) Liebl, Q rubra L and Q cerris L

Abstract - Photosynthetic responses of oak seedlings (Quercus petraea, Q rubra and Q cerris) to drought were investigated using gas-exchange and chlorophyll fluorescence. Decreases in predawn leaf water potential (ψ_wp) led to pronounced reductions in both stomatal conductance (g_w) and net CO ₂ assimilation rate (A). In contrast, the maximal photochemical efficiency of photosystem II (PS II) measured predawn (F_v/F_m) remained unaffected until complete cessation of CO₂ assimilation. Responses of PS II photochemical efficiency (ΔF/F_m') to increasing photon flux density (PFD) were determined for leaves of both control and water-stressed seedlings. Drought resulted in a stronger reduction of ΔF/F_m. at a given PFD in Q rubra and Q petraea, but not in Q cerris, and led to an overreduction of the primary electron acceptor pool (decrease in photochemical quenching, q_p). Such behavior could explain the observed increase in sensitivity to photoinhibition when these 2 species were water-stressed. In contrast, drought did not promote such an increase in the susceptibility of Q cerris leaves to photoinhibition.

Résumé - Comparaison de la réponse au déficit hydrique de la photosynthèse de semis de 3 espèces de chêne : Quercus petraea (Matt) Liebl, Q rubra L et Q cerris L. La réponse de la photosynthèse à la sécheresse a été étudiée sur des semis de chêne (Quercus petraea, Q rubra et Q cerris) par des mesures d'échange gazeux et de fluorescence de la chlorophylle. La diminution du potentiel hydrique de base (ψ_wp) a entraîné une réduction importante de la conductance stomatique (g_w) et de l'assimilation nette de CO ₂ (A). Par contre, l'efficience photochimique maximale du PS II mesurée en fin de nuit (F _v/F_m) n'a pas été affectée tant qu'un arrêt complet de l'assimilation de CO₂ n'était pas intervenu. Des réponses de l'efficience photochimique du PS II (ΔF/F_m') à une augmentation de la densité de flux quantique (PFD) ont été établies pour des feuilles de semis irrigués et soumis à sécheresse. Le déficit hydrique a entraîné une plus forte réduction de ΔF/F _m' à un PFD donné pour Q rubra et Q petraea, s'accompagnant d'une plus forte réduction du pool d'accepteurs primaires d'électrons (diminution du quenching photochimique, q_p). Ce comportement pourrait expliquer l'augmentation de la sensibilité à la photo-inhibition des feuilles des plants soumis à sécheresse de ces 2 espèces. Au contraire, la sécheresse n'a pas entraîné de différence de réduction du pool d'accepteurs primaires d'électrons, ni de la sensibilité à la photo-inhibition des feuilles de Q cerris.