An analysis of ecophysiological responses to drought in American Chestnut

Abstract

With the anticipated reintroduction of blight resistant American chestnut (Castanea dentata [Marsh.] Borkh.), it is important to understand physiological responses of the species to various environmental stresses. To test the hypothesis that instantaneous water use efficiency (WUE i ) of American chestnut seedlings is increased by water stress, we measured gas exchange, leaf optical properties, and growth of American chestnut seedlings under well-watered and drought in both glasshouse and field conditions. Under well-watered conditions, field grown seedlings had consistently higher net photosynthesis (A net ) and leaf stomatal conductance (g s ) values than glasshouse seedlings. Under drought conditions, both field and glasshouse grown seedlings responded with a general increase in WUE i . Compared to well-watered conditions, drought stress significantly reduced the amount of light absorption regardless of growth environment. Under well-watered conditions, both field and glasshouse grown seedlings had similar maximum net photosynthesis rate (A max ) and maximum rate of ribulose 1,5 bisphosphate regeneration (J max ); however, maximum carboxylation (Vc max ), CO 2 compensation point (), carboxylation efficiency (CE), and dark respiration (R) were substantially higher in the field grown seedlings. When WUE i values are compared to those of prevailing deciduous hardwood species that now inhabit American chestnuts once native range, we conclude that American chestnut has an advantageous preadaptation to water stress that might be a key survival determinant when it is reintroduced. leaf conductance / net photosynthesis / water-use efficiency Rsum -Analyse des rponses cophysiologiques la scheresse du chtaignier amricain. Pour anticiper la rintroduction du chtaignier amricain (Castanea dentata [Marsh.] Borkh.) rsistant la rouille, il est important de comprendre les rponses physiologiques de cette espce aux diffrents stress environnementaux. Pour tester l'hypothse que l'efficience instantane de l'eau (WUE i ) des semis de chtaignier amricain est augmente par le stress hydrique, nous avons mesur les changes gazeux, les proprits optiques des feuilles et la croissance de semis bien aliments en eau et de semis soumis une scheresse levs en serre et en conditions extrieures. Dans le cas d'une bonne alimentation en eau, les semis poussant l'extrieur ont eu constamment des valeurs plus leves de photosynthse nette (A net ) et de conductance foliaire (g s ) que celles des semis levs en serre. Dans le cas de semis soumis la scheresse, les semis levs en serre et ceux levs en extrieur rpondent par un accroissement gnral de WUE i . Comparativement aux conditions de bonne alimentation hydrique, la scheresse rduit significativement la quantit de lumire absorbe indpendamment des conditions environnementales. En condition de bonne alimentation hydrique, les semis levs en serre et en extrieur ont un taux maximum de photosynthse nette (A max ) et un taux maximum de rgnration du ribulose 1,5 biphosphate (J max ) similaires ; toutefois, le maximum de carboxylation (Vc max ), le point de compensation du CO 2 (), l'efficience de carboxylation (CE), et la respiration obscure (R) taient beaucoup plus levs chez les semis poussant en extrieur. Lorsque les valeurs de WUE i sont compares avec celles de feuillus caducifolis courants qui habitent maintenant la rgion naturelle du chtaignier amricain, nous concluons que le chtaignier amricain a une avantageuse pradaptation au stress hydrique qui pourrait tre une cl dterminante pour sa survie quand il sera rintroduit. conductance foliaire / photosynthse nette / efficience d'utilisation de l'eau