Ann. For. Sci. 62 (2005) 449-453
DOI: 10.1051/forest:2005041

Nutritive stress and cytokinin status in Norway spruce seedlings (Picea abies L. Karst.)

Klaus v. Schwartzenberg and Heinz Hahn

Biozentrum Klein Flottbek und Botanischer Garten, University Hamburg, Ohnhorststr. 18, 22609 Hamburg, Germany

(Received 29 March 2004; accepted 14 March 2005)

Abstract - The content of cytokinins was analysed in shoots and roots from spruce seedlings (Picea abies L. Karst.) grown on various hydroculture media either with complete nutrient supply (control medium) or with deficiencies for some nutrients (stress medium). The cytokinins zeatin riboside and isopentenyladenosine were determined by an indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) in HPLC-purified extracts. The shoots of spruce seedlings grown on stress medium plus aluminum ions (Al³⁺, 0.8 mM) showed approximately 5-fold higher concentration of zeatin riboside and isopentenyladenosine than the controls. When the auxin naphtylacetic acid (1 µM) was added to the stress medium, also higher levels of cytokinin ribosides were measured in the shoots. In the roots however, cytokinin riboside levels did not increase significantly, neither under Al³⁺ nor auxin treatment. The model experiments with spruce seedlings grown under controlled conditions support previous monitoring data on declining forest stands and show that nutritive stress can significantly increase the cytokinin content in the shoot of Norway spruce.

Résumé - Stress nutritionnel et teneur en cytokinines chez des semis d'épicéa. Le contenu en cytokinines des parties aériennes et racinaires de jeunes semis d'épicéas (Picea abies) élevés en culture hydroponique sur différents milieux a été étudié. Il s'agissait soit de milieux comportant tous les éléments nutritifs (témoin), soit de milieux déficients en certains nutriments (stress). Le contenu en cytokinines (zéatine riboside et isopentényladénosine) a été déterminé à l'aide de la méthode d'inhibition compétitive (ELISA) sur des extraits purifiés par HPLC. Les pousses de semis élevés sur milieu « stressant » contenant des ions aluminium (Al³⁺, 0,8 mM) présentent une concentration en ces deux cytokinines environ cinq fois plus élevée que celle des plants témoins. Lorsque l'auxine, acide naphtylacétique (1 µM), est ajoutée au milieu « stressant », on constate aussi des niveaux plus élevés de ces ribosides de cytokinines dans la partie aérienne. Par contre dans la partie racinaire, ces derniers n'augmentent pas significativement, que ce soit en présence d'Al³⁺ ou d'auxine. Cet essai sur semis en conditions contrôlées confirme des résultats précédents portant sur des peuplements d'épicéas dépérissant. Cela montre qu'un stress nutritif peut augmenter significativement le contenu en cytokinines des pousses d'épicéa commun.

Key words: cytokinin / forest decline / nutrient deficiency / Norway spruce / Picea abies

Mots clés : cytokinine / dépérissement forestier / déficit nutritionnel / épicéa commun / Picea abies

Corresponding author: Klaus v. Schwartzenberg kvschwartzenberg@iangbot.uni-hamburg.de

© INRA, EDP Sciences 2005