Drought and photosystem II activity in two Mediterranean oaks

Abstract - The responses of photosystem II (PS II) to drought were analysed on two Mediterranean oak species, Quercus ilex and Q pubescens, using the chlorophyll fluorescence pulse-amplitude-modulation technique. The maximal PS II photochemical efficiency (F_v/F_m) of the evergreen Q ilex and the deciduous Q pubescens oaks was only affected when leaf predawn water potential was lower than -4 MPa. This value is rarely observed on mature trees growing in the field, but can be undergone by young seedlings during drought periods, hence confirming the stability of PS II. Whatever the irradiance, drought resulted, in both species, in lower values of PS II photochemical efficiency in a light-adapted state (ΔF/F _m'), due to stomatal closure and/or a direct inhibition of the dark reactions of photosynthesis. Diurnal decreases of F_v/F_m of 30 min dark-adapted leaves were greater for lower predawn water potential; a recovery was observed in the late afternoon. The reversible decreases in the diurnal time-courses of maximal fluorescence led us to assume the onset of protective mechanisms from permanent photodamages in Q ilex and, to a lesser extent, in Q pubescens.

Résumé - Sécheresse et activité du photosystème II chez deux chênes méditerranéens. La réponse du photosystème II (PS II) à la sécheresse a été analysée sur deux espèces de chênes méditerranéens, Quercus ilex et Q pubescens par la technique de la fluorescence chlorophyllienne pulsée. L'efficacité photochimique maximale du PS II (F_v/F_m) de Q ilex (sempervirent) et de Q pubescens (caducifolié) n'a été affectée que pour un potentiel hydrique de base inférieur à -4 MPa. Une telle valeur n'est pratiquement jamais atteinte en conditions naturelles sur des arbres adultes, mais peut être subie par de jeunes plantules lors des sécheresses estivales, confirmant ainsi la résistance du PS II. Quel que soit l'éclairement, la sécheresse a induit, chez les deux espèces, des valeurs plus faibles de l'efficacité photochimique du PS II à la lumière (ΔF/F_m'), dues à une fermeture des stomates et (ou) une inhibition directe des réactions sombres de la photosynthèse. Les décroissances journalières de F_v/F_m après 30 minutes d'adaptation des feuilles à l'obscurité, étaient plus prononcées pour les potentiels de base les plus faibles ; une récupération a été observée en fin d'après-midi. Les diminutions diurnes, reversibles, de la fluorescence maximale traduisent la mise en place de mécanismes de protection contre les dommages résultant de niveaux lumineux élevés chez Q ilex et, à un degré moindre, chez Q pubescens.