Ann. For. Sci. 61 (2004) 721-729
DOI: 10.1051/forest:2004058

Carbon and nitrogen winter storage and remobilisation during seasonal flush growth in two-year-old cork oak (Quercus suber L.) saplings

Sofia Cerasoli^{a, b}, Pascale Maillard^c, Andrea Scartazza^d, Enrico Brugnoli^d, Maria Manuela Chaves^{a, b} and João Santos Pereira<sup>a

a</sup>  Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisbon, Portugal
^b  Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Aptd. 12, 2781-901 Oeiras, Portugal
^c  UMR INRA-Université Henri Poincaré, Écologie et Écophysiologie Forestières, INRA Centre de Nancy, 54280 Champenoux, France
^d  Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto de Biologia Agroambientale e Forestale, Via Guglielmo Marconi 2, Villa Paolina, 05010 Porano (TR), Italy

(Received 1 April 2003; accepted 20 August 2003)

Abstract - A dual long-term ¹³C and ¹⁵N labeling was used to assess the contribution of winter assimilated carbon (C) and nitrogen (N) for the spring growth flush of two-year-old cork oak plants. Changes in concentrations and partitioning of winter assimilated C and N, total C and N, and total-non-structural carbohydrates were followed from January to August in the various plant parts (first year and second year leaves, stem, branches, coarse and fine roots). No loss of winter C and N was observed with time suggesting that winter assimilates are retained within the plant and contribute to storage. A strong mobilisation of C and N was demonstrated from first year leaves and fine roots during the spring growth flush. Leaves from the second year and, to lesser extent, branches acted as sinks for winter C and N. At the beginning of the new leaf growth, a significant decrease in starch concentration occurred in first year leaves. In August, before leaf fall we observed also a mobilisation from first year to second year leaves, of N assimilated after labeling. We conclude that under these experimental conditions, both winter and current C and N were used for the spring growth flush of the cork oak plants. The foliage grown during the previous year was a source of winter and recently assimilated N and a source of C from recent assimilates for the new growth in the spring.

Résumé - Mise en réserve hivernale du carbone et de l'azote et remobilisation lors de la croissance saisonnière de chênes-lièges (Quercus suber L.) âgés de deux ans. Un double marquage ¹³C et ¹⁵N à long terme a été réalisé afin d'évaluer la contribution du carbone (C) et de l'azote (N) assimilés durant l'hiver, à la croissance printanière de chênes-lièges âgés de deux ans. Les évolutions concomitantes des concentrations et de la répartition du C, du N, ainsi que la concentration en glucides totaux non structuraux, ont été suivies de janvier à août dans les différents organes (feuilles préexistantes et printanières, tige principale, rameaux axillaires, grosses et fine racines) des jeunes arbres. Le C et le N assimilés durant l'hiver ne sont pas perdus par les plants. Une forte mobilisation de C et de N est observée au printemps, pendant la période de croissance aérienne, au niveau des feuilles préexistantes et des racines fines. Les feuilles développées au printemps et, dans une moindre mesure les rameaux axillaires, importent le C et le N assimilés durant l'hiver. Lorsque la croissance des nouvelles feuilles démarre, une diminution significative de la concentration en amidon est observée dans les feuilles préexistantes. En août, lors de leur sénescence, une exportation d'azote nouvellement assimilé est aussi observée au niveau des feuilles préexistantes. Nous concluons que, dans nos conditions expérimentales, il existe une coopération entre le C et le N assimilés en hiver et au printemps pour assurer la croissance printanière des plants de chêne-liège. Il est démontré en outre que feuilles préexistantes sont une source de N hivernal et de C et de N nouvellement assimilés pour cette nouvelle croissance.

Key words: Quercus suber / 13C labeling / 15N labeling / remobilisation / carbohydrates

Mots clés : Quercus suber / marquage ¹³C / marquage ¹⁵N / remobilisation / carbohydrates

Corresponding author: Sofia Cerasoli sofiac@isa.utl.pt

© INRA, EDP Sciences 2004