Ann. For. Sci. 60 (2003) 131-135
DOI: 10.1051/forest:2003005

The influence of microclimate and tree age on the defense capacity of European beech (Fagus sylvatica L.) against oxidative stress

Gerhard Wieser^a, Karin Hecke^b, Michael Tausz^b, Karl-Heinz Häberle^c, Thorsten E.E. Grams^c and Rainer Matyssek<sup>c

a</sup>  Bundesamt und Forschungszentrum für Wald, Abt. Forstpflanzenphysiologie, Rennweg 1, 6020 Innsbruck, Austria
^b  Institute of Plant Physiology, Karl-Franzens University Graz, Schubertstraße 51, 8010 Graz, Austria
^c  Department of Ecology/Ecophysiology of Plants, Technische Universität München, Am Hochanger 13, 85354 Freising, Germany

(Received 1 March 2002; accepted 17 May 2002)

Abstract
Microclimate and tree age have been suggested to be factors influencing the defense capacity against oxidative stress. Therefore, 5-year-old Fagus sylvatica seedlings were grown on a scaffolding in the sun and shade crown of 55-year-old trees throughout one growing season. Independent of tree age sun leaves had a lower specific leaf area, lower pigment contents and a more capacitive antioxidative system than shade leaves. In addition, in the sun crown leaves of seedlings displayed a higher specific leaf area than leaves of adult trees. Age dependent changes in leaf morphology were related to changes in the defense capacity against oxidative stress, with area based concentrations of antioxidants and pigments increasing with tree age. Thus our results suggest that differences in the response to oxidative stress may be attributed to age and crown position related differences in the specific leaf area, the latter influencing the biochemical and physiological performance of Fagus sylvatica leaves.

Résumé
L'influence du microclimat et de l'âge de l'arbre sur la capacité défensive du hêtre européen (Fagus sylvatica L.) contre le stress oxidatif. Le microclimat et l'âge de l'arbre sont considerés comme des facteurs qui influencent la capacité défensive contre le stress oxidatif. Par conséquent, des plants de Fagus sylvatica de cinq ans ont grandi sur un échafaudage à la couronne des arbres âgés de 55 ans, une fois au soleil, une autre fois à l'ombre pendant une période de croissance. Indépendamment de l'âge de l'arbre, le feuillage exposé au soleil avait une surface spécifique de la feuille inférieure, un contenu de pigment inférieur et un système antioxidatif plus puissant que le feuillage à l'ombre. De plus, au niveau de la couronne la plus haute, le feuillage des plants a développé une surface spécifique plus élevée que celui des arbres adultes. Des transformations de morphologie du feuillage, qui dépendent de l'âge des feuilles, ont été comparées avec des transformations de la capacité contre le stress oxidatif. À cela la teneur en substances antioxidatives relative à la surface de la feuille a augmenté avec l'âge de l'arbre. Donc nos résultats suggèrent que les différences de réaction au stress oxidatif peuvent être attribuées aux différences de la surface spécifique de la feuille - dépendant de l'âge et de la position à la couronne - ce qui influence la performance biochimique et physiologique des feuilles du Fagus sylvatica.

Key words: Fagus sylvatica / tree age / exposure to light / antioxidative defense / specific leaf area

Mots clés : Fagus sylvatica / âge de l'arbre / exposition à la lumière / défense antioxidative / surface spécifique de la feuille / stress oxidatif

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