Ann. For. Sci. 64 (2007) 601-608
DOI: 10.1051/forest:2007038

Do trees use reserve or newly assimilated carbon for their defense reactions? A ¹³C labeling approach with young Scots pines inoculated with a bark-beetle-associated fungus (Ophiostoma brunneo ciliatum)

Natacha Guérard^{a, b}, Pascale Maillard^b, Claude Bréchet^b, François Lieutier^{a, c} and Erwin Dreyer<sup>b

a</sup>  INRA, Unité de Zoologie Forestière, INRA Orléans, Avenue de la Pomme de Pin, BP 20619, 45166, Ardon Cedex, France
^b  INRA, UMR1137 INRA-UHP "Écologie et Écophysiologie Forestières", IFR 110 "Génomique, Écophysiologie et Écologie Fonctionnelle", INRA Nancy, 54280 Champenoux, France
^c  Laboratoire de Biologie des Ligneux et des Plantes de Grande Culture, Université d'Orléans, BP 6759, 45067 Orléans, Cedex 2, France

(Received 12 October 2006; accepted 24 January 2007; published online 6 September 2007)

Abstract - Three-year-old saplings of Pinus sylvestris L. were labeled with ¹³CO₂ prior to inoculating the trunk with Ophiostoma brunneo ciliatum, a blue-staining fungus usually associated to Ips sexdentatus. During incubation, half the trees were submitted to a severe drought that decreased photosynthesis and natural ¹³C content in non-labeled saplings. A large ¹³C-excess was obtained in wood and phloem, especially in the fractions of soluble proteins, starch and soluble sugars of labeled saplings. Drought increased ¹³C-excess, due to reduced photosynthesis and smaller dilution of ¹³C by the addition of newly assimilated ¹²C. The induced-reaction zones in inoculated saplings displayed large total C (58 g 100 g^-1) because of the accumulation of secondary metabolites. They also showed much larger ¹³C-excess than any other compartment: the contribution of stored C to the reaction zones was much higher than that of currently assimilated C. Moreover, drought lowered the contribution of the latter, as shown by the increase of ¹³C in the reaction zones. We conclude that stored C was readily mobilized for the construction of reaction tissues, and that the contribution of currently assimilated C was only minor.

Résumé - Les arbres utilisent-ils du carbone de réserve ou du carbone récemment assimilé pour la construction des zones de réaction dans la tige ? Une étude de marquage au ¹³C de jeunes pins sylvestres inoculés avec un champignon (Ophiostoma brunneo ciliatum) associé aux scolytes. De jeunes pins sylvestres (Pinus sylvestris L.) âgés de trois ans ont été marqués avec du ¹³CO₂ puis inoculés dans le tronc avec Ophiostoma brunneo ciliatum, un champignon habituellement associé au scolyte Ips sexdentatus. Pendant l'incubation, la moitié des arbres a été soumise à une sécheresse sévère qui a fortement réduit la photosynthèse et l'abondance naturelle en ¹³C des individus non marqués. Un fort excès en ¹³C a été détecté dans le bois et le phloème ainsi que dans les protéines solubles, l'amidon et les sucres solubles des individus marqués. La sécheresse a amplifié cet excès, du fait d'une photosynthèse réduite et donc d'une moindre dilution du ¹³C par du ¹²C récemment assimilé. Les zones de réaction induite autour des points d'inoculation présentaient de fortes teneurs en C (58 g 100 g^-1), du fait de l'accumulation massive de métabolites secondaires. Elles présentaient également un excès de ¹³C plus marqué que n'importe quel autre tissu : ces zones de réaction étaient donc essentiellement constituées à partir de C provenant des réserves avec une faible contribution de C récemment assimilé. De plus, la sécheresse a augmenté la contribution du C de réserve, comme le montre l'augmentation de l'excès de ¹³C dans les zones de réaction.

Key words: Ophiostoma brunneo ciliatum / bark beetles / Ips sexdentatus / ¹³C labeling / storage compounds

Mots clés : Ophiostoma brunneo ciliatum / scolyte / Ips sexdentatus / ¹³C marquage / composés de stockage

Corresponding author: maillard@nancy.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2007