Ann. For. Sci. 65 (2008) 404
DOI: 10.1051/forest:2008016

Modulation of leaf physiology by age and in response to abiotic constraints in young cuttings of two Populus deltoides P. nigra genotypes

Nicolas Marron^{1, 2}, Franck Brignolas¹, Francis M. Delmotte¹ and Erwin Dreyer<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Biologie des Ligneux et des Grandes Cultures, UPRES EA 1207, UFR-Faculté des Sciences, Université d'Orléans, rue de Chartres, BP 6759, 45067 Orléans Cedex 02, France
²  UMR INRA-UHP, Écologie et Écophysiologie Forestières, INRA Nancy, 54280 Champenoux, France

Received 5 November 2007; accepted 8 January 2008; published online 30 May 2008

Abstract - It is of importance, when comparing physiological responses of leaves to environmental constraints among different genotypes, to take into account any effect related to leaf position and age within the canopy that might interfere with the response to the constraints. To document such effects, photosynthetic capacity and tolerance to heat and to oxidation were measured on leaves from the top to the bottom of three-month-old single-stem rooted cuttings of Populus deltoides P. nigra genotypes, 'Dorskamp' and 'Luisa_Avanzo', thus taking into account a gradient of ages from youngest and still expanding (top) to oldest and fully expanded (bottom) leaves. All recorded traits were tightly linked to the age of the leaves. Photosynthetic capacity gradually increased during leaf expansion, in parallel with chlorophyll content and relative nitrogen allocation to RuBisCO and to bioenergetics. On the contrary, dark respiration gradually decreased during leaf expansion until a minimum value was reached at maturity. Compared to expanding leaves, young mature leaves were characterized by a lower sensitivity to heat and a higher one to oxidations generated by methyl-viologen. Leaf characteristics appeared to vary along the stem to a larger extent than between the two genotypes that display largely different productivities in plantations.

Résumé - Modulation par l'âge et en réponse à des contraintes abiotiques de la physiologie des feuilles de jeunes boutures de deux génotypes de Populus deltoides P. nigra. Pour comparer de manière fiable la réponse physiologique de feuilles de différents génotypes aux contraintes abiotiques, il est important de prendre en compte les effets liés à la position et à l'âge des feuilles au sein de la canopée pouvant interférer avec la réponse à la contrainte. Afin de documenter de tels effets, les capacités photosynthétiques et la tolérance à la chaleur et aux oxydations ont été mesurées sur des feuilles réparties tout le long de la tige de boutures de 3 mois des génotypes de Populus deltoides P. nigra, 'Luisa_Avanzo' et 'Dorskamp'. Tous les traits mesurés présentaient une forte variabilité liée à l'âge des feuilles. Les capacités photosynthétiques augmentaient graduellement durant l'expansion foliaire, en parallèle avec les teneurs en chlorophylles et avec l'allocation d'azote à la RuBisCO et au transfert photosynthétique d'électrons. Au contraire, la respiration diminuait graduellement durant l'expansion foliaire jusqu'à ce qu'une valeur minimum soit atteinte à maturité de la feuille. En comparaison avec les feuilles en croissance, les jeunes feuilles matures étaient caractérisées par une tolérance plus grande à la chaleur et plus faible aux oxydations générées par du méthylviologène. Les caractéristiques foliaires variaient plus le long de la tige qu'entre les deux génotypes, pourtant connus pour leurs différences de niveau de productivité en plantation.

Key words: P. deltoides P. nigra / leaf age / leaf position / photosynthetic capacities / thermotolerance / oxidation tolerance

Mots clés : P. deltoides P. nigra / âge des feuilles / position des feuilles / capacités photosynthétiques  / thermotolérance / tolérance aux oxydations

Corresponding author: franck.brignolas@univ-orleans.fr

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