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Carbon isotope composition, macronutrient concentrations, and carboxylating enzymes in relation to the growth of Pinus halepensis mill. when subject to ozone stress
2010
Inclan, Rosa | Gimeno, Benjamin S. | Peñuelas, Josep | Gerant, Dominique | Querido, Alberto
We present here the effects of ambient ozone (O3)-induced decline in carbon availability, accelerated foliar senescence, and a decrease in aboveground biomass accumulation in the Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.). Aleppo pine seedlings were continuously exposed in open-top chambers for 39 months to three different types of O3 treatments, which are as follows: charcoal-filtered air, nonfiltered air (NFA), and nonfiltered air supplemented with 40 ppb O3 (NFA+). Stable carbon isotope discrimination (Δ) and derived time-integrated ci/ca ratios were reduced after an accumulated ozone exposure over a threshold of 40 ppb (AOT40) value from April to September of around 20,000 ppb·h. An AOT40 of above 67,000 ppb·h induced reductions in ribulose-1, 5-biphosphate carboxylase/oxygenase activity, aboveground C and needle N and K concentrations, the C/N ratio, Ca concentrations in twigs under 3 mm, and the aerial biomass, as well as increases in needle P concentrations and phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) activity and the N and K concentrations in twigs under 3 mm. Macronutrients losses, the limitations placed on carbon uptake, and increases in catabolic processes may be the causes of carbon gain diminution in leaves which was reflected as a reduction in aboveground biomass at tree level. Stimulation of PEPC activity, the consequent decreased Δ, and compensation processes in nutrient distribution may increase O3 tolerance and might be interpreted as part of Aleppo pine acclimation response to O3.
Show more [+] Less [-]Biopollatm : Biosphère et pollution atmosphérique en zone rurale et périurbaine. Rapport de fin de contrat
2004
Le Thiec, Didier
Le projet BIOPOLLATM vise à mieux comprendre les interactions biosphère-atmosphère dans le domaine de la pollution atmosphérique. On cherche (1) à comprendre les modalités d’impacts de plusieurs polluants sur le fonctionnement des plantes et (2) le rôle de la biosphère comme source et puits dans la pollution atmosphérique locale et régionale. Des caractéristiques fortes de BIOPOLLATM sont (1) une intégration entre des approches biologiques et physiques, à l’interface des sciences de la vie, de la terre et de l’atmosphère, (2) l’objet d’étude privilégié qui sont les écosystèmes cultivés en zones périurbaines et (3) l’intégration d’échelle, allant de la plante à la région selon les thématiques scientifiques et appliquées concernées. Ce rapport fait un point sur l’avancement du projet après 2 ans de travail (le projet se poursuit dans le cadre de PRIMEQUAL notamment, avec un financement du MEDD/DPPR). Il se compose de trois parties : - un rappel sur les objectifs et l’organisation du projet - un rapport plus détaillé sur les travaux conduits, organisé en trois grands domaines : o impact de l’ozone sur le fonctionnement des couverts végétaux à différentes échelles et selon différentes approches, allant de la modification des enzymes impliquées dans la photosynthèse jusqu’à la modélisation de l’impact sur le rendement des cultures ; o échanges de polluants entre un couvert végétal et l’atmosphère, organisé autour du développement et la validation d’un modèle à résistance à deux couches, destiné d’une part à être utilisé par les écophysiologistes/agronomes pour estimer les quantités de polluant absorbées par la végétation et, d’autre part, à être utilisé comme interface surface-atmosphère dans des modèles de chimie atmosphérique ; o une présentation des bases de données créées et des dispositifs expérimentaux créés dans le cadre de ce projet pour l’étude des échanges de polluants entre les surfaces naturelles et l’atmosphère. Ces acquis perdureront au delà du projet et pourront être utilisés par nos équipes et d’autres pour la poursuite de ce type de travaux. - Une synthèse des résultats acquis et une présentation des perspectives de ce travail à échéance de deux ans.
Show more [+] Less [-]The coupling of reducing power and stomatal conductance could improve the effective ozone uptake concept in a risk assessment model
2008
Le Thiec, Didier | Jolivet, Yves | Hasenfratz-Sauder, Marie-Paule | Gérard, Joëlle | Bagard, Mathieu | Dizengremel, Pierre
The tropospheric level of the phytotoxic air pollutant ozone has considerably increased during the last century and is expected to continue to rise. Long-term exposures of higher plants to low ozone concentrations affect biochemical processes prior to any detectable symptoms of visible injury. On the other hand, the current critical level of ozone used to determine the threshold for damaging plants (biomass loss) is still based on the seasonal sum of the external concentrations of the pollutant above 40 nl l-1 (AOT40). Taking into account the stomatal conductance, a more relevant concept is based upon the actual ozone flux in the leaf through the stomata (cumulative uptake of ozone = CUO). CUO however ignores the internal capacity of leaf defense, which led to the concept of “effective ozone flux”, balance between stomatal flux and the intensity of cellular detoxification, with the aim to propose an improved threshold for ozone risk. Although the direct detoxification of ozone (and ROS issued from its decomposition) can primarily be carried out by cell wall ascorbate, the existing level of this antioxidant is not sufficient to indicate the degree of cell sensitivity. The capacity for regeneration of the antioxidant barrier is needed, implying the knowledge of the increased production of reducing power (NAD(P)H), primary supplier for detoxifying processes. It is made possible through the increased participation of the catabolic pathwaysand associated shunts which can provide NAD(P)H. In addition, the large change in the rubisco/PEPcase ratio, due to a huge increase in activity of the latter enzyme, leads to changes in carbon isotopic discrimination, which could be related to water use efficiency.Some results will be presented knowing that the challenge is to integrate the possible indicators in a leaf model to be used, through an upscaling process, in a tree and forest stand model.
Show more [+] Less [-]Vulnerability to ozone in anthropized ecosystems. Which risks for 2020-2030?
2010
Le Thiec, Didier | Jolivet, Yves | Dizengremel, Pierre