Diversity of water use efficiency in a Quercus robur family: contribution of related leaf traits

Une large diversité intra-spécifique et un fort contrôle génétique ont été mis en évidence pour Δ13C (discrimination isotopique du carbone) dans une famille de chêne pédonculé (Quercus robur L.). Δ13C est un estimateur de l’efficience intrinsèque d’utilisation de l’eau (Wi), un caractère complexe défini comme le rapport entre l’assimilation nette de CO2 (A) et la conductance stomatique pour la vapeur d’eau (gs). Douze génotypes présentant des valeurs phénotypiques extrêmes de Δ13C ont été sélectionnés dans cette famille pour (i) évaluer la stabilité des différences génotypiques dans des environnements contrastés et pour différents estimateurs de l’efficience d’utilisation de l’eau ; (ii) quantifier la relation entre Δ13C et Wi dans cette famille ; (iii) identifier quels caractères foliaires sont impliqués dans la diversité de Wi observée dans cette famille. La variabilité génétique de Δ13C et Wi était largement indépendante des différentes échelles d’intégration temporelles et leur corrélation était forte dans cette famille (R2 = 88 % lorsque Δ13C était mesuré dans les sucres foliaires). Les faibles corrélations entre Wi (ou Δ13C) et des estimateurs de la capacité photosynthétique suggèrent un rôle mineur de celle-ci dans la diversité de Wi. Par contre, la corrélation étroite entre gs et Δ13C ainsi que Wi et la variation génétique de la densité stomatique, suggèrent que la diversité génétique de Wi dans cette famille de chêne pédonculé est liée à des différences de conductance stomatique.

Previously, a large intra-specific diversity and a tight genetic control have been shown for Δ13C (carbon isotope discrimination) in a pedunculate oak (Quercus robur L.) family, which is an estimator for intrinsic water use efficiency (Wi), a complex trait defined as the ratio of net CO2 assimilation rate (A) to stomatal conductance for water vapour (gs ). In the present study, twelve genotypes with extreme phenotypic values of Δ13C were selected within this family to (i) asses the stability of genotype differences across contrasting environments and for different measures Wi; (ii) quantify the relationship between Δ13C and Wi within this family; (iii) identify which leaf traits drive the diversity in Wi observed in this family. Genetic variability of Δ13C and Wi was largely independent from different temporal integration scales and their correlation was found to be strong (R2 = 88% for leaf sugars) within this family. Weak correlations between measures of Wi with estimators of photosynthetic capacity, suggest a minor role of the latter in the diversity of Wi. However, the tight correlation between gs and Δ13C as well as Wi, and the related genotypic variation in stomatal density, suggest that the genotypic diversity in Wi within this pedunculate oak family might be due to differences in gs.