Biophysical and molecular determinants of vulnerability to cavitation in young poplars

Poster + Communication oraleTrees acclimate to changing environment. Water transport occurs under negative pressure from the roots to the leaves in the vascular system of the xylem. During water stress, the level of negative pressure can increase drastically and lead to the rupture of the water column. This cavitation event can be critical for the tree. Vulnerability to cavitation (VC) is a highly variable hydraulic trait that depends on the specie and the growing conditions. The anatomical parameters that drive the phenomena are still unknow. Actually, researches focus on the pits structures that are the hydraulic pathway between vessels. In this work, we investigated the impact of different growth conditions on pit structure of young poplars and the relationship with the VC. Xylem formed under stress conditions was analyzed using a multidisciplinary approach: - Ecophysiology: stomatal conductance, transpiration, leaf water potential, VC, primary and secondary growth were measured. - Wood anatomy was investigated at the tissue and cell wall level by optical and TEM microscopy. This approach was associated with X-ray microtomography observations to characterize the spatial distribution of cavitation. - Molecular analysis: We hypothezed that genes involved in VC may be involved in the biosynthesis of the cell wall and pits. We investigated the local transcriptome of the tissues. Preliminary results showed lower stomatal conductance, transpiration and leaf water potential for stressed plants than control plants. X-ray microtomography observations indicated that wood formed under water stress condition is more resistant to embolism. We will discuss the relationship between growth speed and VC

Etude du bilan carbone de deux clones de peuplier a croissance contrastee

SIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : T 80562 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Xylem embolism meter (Xyl'EM)

Méthode d'utilisation du Xyl'EMXyl'EM, xylem embolism meter, is primarily designed for measuring the degree of xylem embolism in vascular plants. The apparatus is an improved version of the Sperry's one since it measures the water flows with a high precision liquid flowmeter instead of an accurate balance. Thus easy and fast measurements with Xyl'EM can be performed in laboratory as well as in field

Contrasting responses of growth traits to light regime in seedlings of three tropical rainforest species

absen

Towards selection of three genotypes of higher drought resistance

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Is xylem cavitation resistance a relevant criterion for screening drought resistance among Prunus species?

Fruit trees are likely to suffer from the effects of severe drought in the future; however, sound criteria for evaluating the species' ability to survive these extreme conditions are largely missing. Here, we evaluated the feasibility of using xylem cavitation resistance as a tool for screening Prunus species for drought resistance. Ten different Prunus species were selected to cover a large range of water requirements, from hydrophilic to xerophilic types. Shoot cavitation resistance was evaluated with the new Cavitron technique. At this inter-specific level, cavitation resistance was related to species drought resistance, with xerophilic species being less vulnerable to cavitation. The Cavitron technique enabled species characterization that required a short time and small amounts of plant material. This technique could be used to evaluate the drought resistance of a limited number of fruit tree genotypes. Genotype screening on a larger scale, however, would likely require another approach. Out of a number of anatomical traits tested, a significant correlation was found between cavitation resistance and inter-vessel wall thickness across species. This anatomical trait is, therefore, suggested as a possible alternative to direct cavitation estimates and could be included as a screening criterion in breeding programs for drought resistance of Prunus genotypes

Déterminismes biophysiques et moléculaires de la vulnérabilité à l'embolie chez le peuplier

L’arbre fixé au sol doit s’adapter aux contraintes environnementales (température, disponibilité en eau et en lumière, ...). La transpiration est la force majeure permettant le transport de l’eau des racines vers le houppier via des cellules spécialisées du bois appelées vaisseaux xylémiens chez les angiospermes. L’eau y circule sous pression négative et de manière continue. Lorsque les conditions climatiques deviennent défavorables pour l’arbre, cette pression négative s’accroît et peut conduire à une rupture de la colonne d’eau. Ce phénomène induit l’embolie et peut s’avérer fatal à la survie de l’arbre (Sperry and Tyree, 1988). La vulnérabilité à l’embolie diffère selon les espèces et les conditions de croissance de ces espèces (Choat et al., 2012). Elle serait liée à l’anatomie des vaisseaux (Awad et al., 2010) et en particulier, à l’échelle pariétale, à la structure des ponctuations qui réalisent la jonction hydraulique entre les vaisseaux (Awad et al., 2012). Pour valider cette hypothèse, des peupliers ont été soumis à différentes contraintes hydriques. Le bois produit a été analysé selon une approche pluridisciplinaire : (i) écophysiologique, en caractérisant les fonctions hydrauliques telles que la conductance stomatique, la transpiration, la pression de sève et la vulnérabilité à la cavitation ; (ii) anatomique, par une approche de microscopie optique permettant l’analyse de la structure des vaisseaux. En effet, il existe des corrélations entre la sensibilité à la cavitation, l’épaisseur des parois et la densité des vaisseaux. Cette approche est associée à une observation par tomographie à rayon X permettant de caractériser la distribution spatiale de l’embolie; et enfin, la caractérisation de la structure des ponctuations (épaisseur et diamètre de la membrane) par microscopie électronique à transmission ; (iii) biomécanique en déterminant les propriétés physiques du bois produit ; (iv) moléculaire par une analyse transcriptomique à l’échelle des tissus. La formation du bois étant sous contrôle moléculaire, il est fort probable que des gènes impliqués dans la vulnérabilité à l’embolie soient également impliqués dans la biosynthèse et/ou des modifications de la paroi des vaisseaux et des ponctuations. Les résultats préliminaires obtenus sur des plantes stressées obtenues au cours de la saison de végétation 2012 sont présentés. Le niveau de stress hydrique subi par les plantes au cours de leur conditionnement en serre a été évalué. Les plantes stressées ont montré une plus faible conductance stomatique, transpiration foliaire et un potentiel hydrique plus bas que les plantes témoins. Les résultats de tomographie à rayon X indiquent que le bois produit en conditions de stress hydrique est également plus résistant à l’embolie

Le stress hydrique : l'arbre et l'eau

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Etude de la résilience de jeunes plants de hêtre à la sécheresse édaphique

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About the resilient response of potted beech saplings to prolonged soil drought

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