Ann. For. Sci. 53 (1996) 801-810
DOI: 10.1051/forest:19960401

Effects of phosphate deficiency on photosynthesis and accumulation of starch and soluble sugars in 1-year-old seedlings of maritime pine (Pinus pinaster Ait)

M Ben Brahim^a, D Loustau^a, JP Gaudillère^b and E Saur<sup>a

a</sup>  Laboratoire d'écophysiologie et de nutrition, Inra, domaine de l'Hermitage, BP 45, 33611 Gazinet cedex
^b  Station de physiologie végétale, centre de recherche de Bordeaux, Inra, BP81, 33883 Villenave-d'Ornon, France

Abstract - Maritime pine seedlings were grown in 4 L pots filled with coarse sand in a greenhouse. Seedlings were supplied with a nutrient solution with three different concentrations of phosphorus (0, 0.125 and 0.5 mM). After 1 year of growth, gas exchange measurements were performed on mature needles. From these measurements, the main parameters of CO₂ assimilation (the carboxylation efficiency, the apparent quantum efficiency and the maximal rate of electron transport) were estimated using the biochemical model of photosynthesis as described by Farquhar et al (1980). Leaf nonstructural carbohydrates were also analyzed. Phosphorus deficiency decreased the phosphorus foliar concentration, but did not affect foliar nitrogen concentration. The maximal rate of photosynthesis, the carboxylation efficiency and the apparent quantum efficiency decreased in phosphorus deficient seedlings. However, the maximal rate of electron transport and stomatal conductance were not affected by phosphorus supply. Low phosphorus nutrition caused a dramatic increase in foliar starch level at the end of the photoperiod. These results indicate that inadequate phosphorus nutrition principally affected the dark reactions of photosynthesis, the apparent quantum efficiency and starch accumulation.

Résumé - Effets d'une carence en phosphate sur la photosynthèse et l'accumulation d'amidon et de sucres solubles chez des plants de pin maritime (Pinus pinaster) âgés d'un an. Des plants de pin maritime ont été élevés en pot de 4 L sur sable grossier, et alimentés avec une solution nutritive coulante suivant trois concentrations différentes de phosphore (0, 0,125, et 0,5 mM). Après une saison de croissance, des mesures d'échanges gazeux ont été réalisées sur les aiguilles matures. À partir de ces mesures, les principaux paramètres de l'assimilation de CO₂ (l'efficience de carboxylation, l'efficience quantique, et le flux maximal de transport d'électrons) ont été estimés par échanges gazeux. Le statut glucidique foliaire a été aussi analysé. La carence phosphatée fait diminuer la teneur en phosphate des aiguilles sans modifier celle de l'azote. Le taux de photosynthèse maximale, l'efficience de carboxylation, ainsi que l'efficience quantique apparente diminuent chez les plants carencés en phosphate. Parallèlement le flux maximal de transport d'électrons et la conductance stomatique ne semblent pas être affectés par la nutrition phosphatée. La carence phosphatée augmente la teneur en amidon dans les aiguilles à la fin de la photopériode. Ces résultats montrent que la carence phosphatée affecte principalement les réactions sombres de la photosynthèse, l'efficience quantique apparente, et l'accumulation d'amidon.

Key words: Pinus pinaster / growth / photosynthesis / phosphorus deficiency / glucidic status

Mots clés : Pinus pinaster / croissance / photosynthèse / carence phosphatée / statut glucidique