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Ann. For. Sci.
Volume 64, Number 5, July-August 2007
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Page(s) | 521 - 532 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/forest:2007029 | |
Published online | 17 July 2007 |
DOI: 10.1051/forest:2007029
Variability in Populus leaf anatomy and morphology in relation to canopy position, biomass production, and varietal taxon
Najwa AL Afasa, Nicolas Marrona, b and Reinhart Ceulemansaa University of Antwerp, Department of Biology, Universiteitsplein 1, 2610 Wilrijk, Belgium
b Present address: UMR 1137 INRA-UHP Écologie et écophysiologie forestières, 54280 Champenoux, France
(Received 14 November 2006; accepted 29 January 2007; published online 17 July 2007)
Abstract - Twelve poplar (Populus) genotypes, belonging to different taxa
and to the sections Aigeiros and Tacamahaca, were studied during the third growing season of
the second rotation of a high density coppice culture. With the objective to
highlight the relationships between leaf traits, biomass production and
taxon as well as the influence of canopy position, anatomical and
morphological leaf characteristics (i.e. thickness of epidermis, of
palisade and spongy parenchyma layers, density and length of stomata, leaf
area, specific leaf area (SLA) and nitrogen concentration) were examined for
mature leaves from all genotypes and at two canopy positions (upper and
lower canopy). Above ground biomass production, anatomical traits, stomatal
and morphological leaf characteristics varied significantly among genotypes
and between canopy positions. The spongy parenchyma layer was thicker than
the palisade parenchyma layer for all genotypes and irrespective of canopy
position, except for genotypes belonging to the P. deltoides P. nigra taxon (section
Aigeiros). Leaves at the upper canopy position had higher stomatal density and
thicker anatomical layers than leaves at the lower canopy position. Leaf
area and nitrogen concentration increased from the bottom to the top of the
canopy, while SLA decreased. Positive correlations between biomass
production and abaxial stomatal density, as well as between biomass
production and nitrogen concentration were found. A principal component
analysis (PCA) showed that genotypes belonging to the same taxon had similar
anatomical characteristics, and genotypes of the same section also showed
common leaf characteristics. However, Wolterson (P. nigra) differed in anatomical
leaf characteristics from other genotypes belonging to the same section
(section Aigeiros). Hybrids between the two sections (Aigeiros
Tacamahaca) expressed leaf
characteristics intermediate between both sections, while their biomass
production was low.
Résumé - Variabilité des caractères foliaires
anatomiques et morphologiques du peuplier en relation avec la position des
feuilles dans la canopée, la production de biomasse et le taxon. Douze
génotypes de peuplier (Populus), appartenant à différents taxa ainsi
qu'aux sections Aigeiros et Tacamahaca, ont été étudiés durant la
troisième saison de croissance de la deuxième rotation d'une
plantation à forte densité. L'objectif de l'expérience était
de mettre en évidence les relations entre les caractères foliaires,
la production de biomasse et le taxon, ainsi que l'influence de la position
des feuilles dans la canopée. Pour ce faire, diverses
caractéristiques anatomiques et morphologiques des feuilles
(épaisseur des épidermes et des parenchymes palissadique et
lacuneux, densité et longueur des stomates, surface foliaire, surface
foliaire spécifique (SLA) et teneurs en azote) ont été
déterminées pour des feuilles matures de tous les génotypes et
à deux hauteurs dans la canopée (haute et basse). La production de
biomasse aérienne et les caractères foliaires anatomiques et
morphologiques variaient significativement entre génotypes et entre
positions dans la canopée. Le parenchyme lacuneux était plus
épais que le parenchyme palissadique pour tous les génotypes et quel
que soit la hauteur dans la canopée, excepté pour les génotypes
appartenant au taxon P. deltoides P. nigra (section Aigeiros). Les feuilles du sommet de la
canopée présentaient des densités de stomates et des
épaisseurs de tissus plus importantes que les feuilles de la base de la
canopée. La surface des feuilles et leurs teneurs en azote augmentaient
de la base vers le sommet de la canopée, tandis que les SLA diminuaient.
Des corrélations positives entre la production aérienne de biomasse
et la densité de stomates abaxiale ainsi qu'entre la production de
biomasse et la teneur en azote foliaire ont été mises en
évidence. Une analyse en composantes principales (ACP) a montré que
les génotypes appartenant au même taxon présentaient des
caractéristiques anatomiques similaires, et que les génotypes de la
même section montraient également des caractéristiques foliaires
communes. Wolterson (P. nigra) était cependant différent des autres
génotypes de la même section (section Aigeiros) en termes de caractères
anatomiques. Les hybrides entre les deux sections (Aigeiros
Tacamahaca) présentaient des
caractéristiques foliaires intermédiaires entre les sections, alors
que leur production de biomasse était faible.
Key words: Populus spp. / taxon / stomatal density and length / thickness of leaf anatomical layers / nitrogen concentration / specific leaf area / productivity
Mots clés : Populus spp. / taxon / densité et longueur des stomates / épaisseur des tissus anatomiques foliaires / teneur en azote / surface foliaire spécifique / productivité
Corresponding author: Reinhart.ceulemans@ua.ac.be
© INRA, EDP Sciences 2007