Ann. For. Sci. 61 (2004) 795-805
DOI: 10.1051/forest:2004080

The effects of lifting on mobilisation and new assimilation of C and N during regrowth of transplanted Corsican pine seedlings. A dual ¹³C and ¹⁵N labelling approach

Pascale Maillard^a, Didier Garriou^a, Eliane Deléens^b, Patrick Gross^a and Jean-Marc Guehl<sup>a

a</sup>  UMR INRA-UHP Écologie et Écophysiologie Forestières, Centre INRA Nancy, 54280 Champenoux, France
^b  Institut de Biotechnologie des Plantes, laboratoire de Structure et de Métabolisme des Plantes, CNRS, Université Paris XI, 91405 Orsay Cedex, France

(Received 10 July 2003; accepted 2 April 2004)

Abstract - A dual long-term ¹³C and ¹⁵N labelling procedure was used to label C and N reserves of one-year-old Corsican pine seedlings. After labelling, seedlings were either submitted to a removal of root tips to simulate a nursery lifting or kept intact before being transplanted into minirhyzotrons (parallelepipedal containers allowing root elongation observations) and grown for 41 days in a climatized chamber. Applying isotopic dilution equations allowed to assess for regrowth the effects of lifting on the use of C and N either derived from reserves or newly assimilated. Lifting decreased markedly root and shoot growth after transplanting, as well as CO₂ assimilation rate and stomatal conductance of needles. However, both the ratio of needle intercellular/ambient CO₂ concentration and needle predawn water potential remained unaltered. Lifting also decreased total non-structural carbohydrate (TNC) concentration at the whole seedling level. Shoot growth began just after transplanting and was supported by old C. Concomitantly, a strong decrease in old C and TNC occurred in old roots. A marked N mobilisation was also observed in needles. New root growth occurred 15 days after transplanting and depended less on old C and N than did the new shoot growth. Shoot and root growth were further supported more and more by newly acquired C and N. On day 41 after transplanting, new roots contained mainly new C and N, while new shoots remained enriched in old N. The decrease in growth in response to lifting was more pronounced in roots than in shoots and resulted less from a reduced availability of reserves than from a significant decrease in acquisition of both C and N.

Résumé - Impact d'un arrachage sur le déstockage et l'assimilation de C et d'N lors de la reprise de croissance après transplantation de plants de pin corse. Utilisation d'une méthode de double marquage ¹³C ¹⁵N. Un double marquage à long terme à l'aide d'isotopes stables (¹³C, ¹⁵N) a été appliqué à des plants de pin laricio de Corse âgés d'un an afin de marquer leurs réserves carbonées et azotées. Les extrémités racinaires blanches des plants ont ensuite été soient coupées, simulant un arrachage des racines en pépinière, soient maintenues intactes. Les plants ont alors été transplantés dans des minirhyzotrons (conteneurs parallélépipédiques permettant l'observation de l'allongement des racines) et installés pendant 41 jours dans une chambre climatisée. La dilution isotopique liée à l'entrée de C et de N non marqués, a été suivie après transplantation afin de déterminer l'impact de l'arrachage sur la nouvelle croissance et la gestion du C et de l'N issus des réserves ou de l'assimilation. L'arrachage des racines a abouti à une diminution des croissances aérienne et racinaire. L'assimilation nette de CO₂ et la conductance stomatique ont été diminuées dans les aiguilles. Cependant, ni le rapport des concentrations intercellulaire foliaire/atmosphérique en CO₂ ni le potentiel hydrique de base des aiguilles n'ont été affectés par l'arrachage. La concentration en glucides non structuraux des plants entiers a diminué. L'allongement de la partie aérienne a débuté juste après transplantation avec utilisation principale de C ancien. Concomitamment, les quantités de C ancien et de glucides ont diminué fortement dans les racines préexistantes. Une mobilisation marquée de l'N ancien des aiguilles a également été observée. La croissance des nouvelles racines a débuté 15 jours après transplantation avec une utilisation moindre de C et N anciens comparativement à la nouvelle pousse aérienne. Ensuite, les nouveaux organes ont incorporé essentiellement du C et N nouveaux. Après 41 jours de croissance, les racines contenaient surtout du C et N nouveaux alors que la nouvelle pousse restait riche en N ancien. La diminution de croissance induite par la transplantation a concerné plus les nouvelles racines que la nouvelle pousse, et a résulté moins d'une diminution des réserves disponibles que d'une diminution de l'acquisition et de l'utilisation de C et d'N nouveaux.

Key words: transplanting stress / growth / C / N / assimilation / remobilisation

Mots clés : stress de transplantation / croissance / C / N / assimilation / remobilisation

Corresponding author: Pascale Maillard maillard@nancy.inra.fr

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