Ann. For. Sci. 55 (1998) 315-327
DOI: 10.1051/forest:19980304

Contribution of different solutes to the cell osmotic pressure in tap and lateral roots of maritime pine seedlings: effects of a potassium deficiency and of an all-macronutrient deficiency

Marie-Béatrice Bogeat-Triboulot and Gérard Lévy

Équipe sol et nutrition, unité d'écophysiologie forestière, Institut national de la recherche agronomique (Inra), 54280 Champenoux, France

Abstract - Seedlings of maritime pine (Pinus pinaster Ait.) were grown in hydroponics and submitted either to a potassium deficiency or to an all-macronutrient deficiency. In response to both nutrient stresses, tap root elongation was maintained while lateral root elongation was severely reduced. In both treatments, K content was decreased to 0.85 % of dry weight in roots and in shoots. Other minerals were little affected by the single deficiency except nitrogen, whose content increased significantly in roots. Measurements of the concentrations of inorganic ions, soluble sugars and amino acids on a tissue water basis revealed that, in unstressed plants, potassium, phosphate, choride, glucose, fructose and glutamine accounted for about two thirds of cell osmotic pressure with relative contributions depending on location in the root system. In seedlings subjected to deficiency, K was more or less efficiently replaced by soluble sugars, glutamine and/or sodium according to location in the root system. Osmotic pressure was better maintained in younger tissues but also in tap root tip as compared to lateral root tip.

Résumé - Contribution de différents solutés à la pression osmotique cellulaire dans le pivot et les racines latérales de semis de pin maritime. Effets d'une carence en potassium et d'une carence en tous macroéléments. Des plantules de pin maritime (Pinus pinaster Ait.) cultivées en hydroponie ont été soumises à une carence en potassium et à une carence en tous macroéléments. En réponse aux deux stress nutritifs, l'élongation du pivot a été maintenue alors que celle des racines latérales a été fortement réduite. Le contenu en K a été réduit à 0,85 % du poids sec dans les racines et les parties aériennes. Les autres minéraux ont été peu affectés par la mono-carence excepté l'azote, dont la teneur a augmenté significativement dans les racines. La mesure des concentrations en ions inorganiques, sucres solubles et acides aminés (par rapport à la teneur en eau) a montré que, chez les témoins, les solutés potassium, phosphate, chlorure, glucose, fructose et glutamine représentaient environ deux tiers de la pression osmotique cellulaire. Cependant, la contribution de ces éléments variait d'un endroit à l'autre du système racinaire. Dans les plantules carencées, le potassium a été plus ou moins efficacement remplacé par les sucres solubles, la glutamine et/ou le sodium en fonction de la position dans le système racinaire. La pression osmotique a été mieux maintenue dans les tissus jeunes mais aussi dans l'apex du pivot par rapport à l'apex des racines latérales.

Key words: potassium deficiency / osmotic pressure / inorganic ion / glutamine / soluble sugar / root growth

Mots clés : carence en potassium / pression osmotique / ion inorganique / glutamine / sucre soluble / croissance racinaire