Biomass, nutrient and pigment content of beech (Fagus sylvatica) saplings infected with Phytophthora citricola, P. cambivora, P. pseudosyringae and P. undulata

Autor: C. Lütz, Wolfgang Osswald, H. Rodenkirchen, Frank Fleischmann, Axel Göttlein
Rok vydání: 2004
Předmět:
Zdroj: Forest Pathology. 34:79-92
ISSN: 1439-0329
1437-4781
DOI: 10.1111/j.1439-0329.2004.00349.x
Popis: Summary Fagus sylvatica saplings were infected with Phytophthora citricola, Phytophthora cambivora, Phytophthora pseudosyringae and Phytophthora undulata to study the influence of these root pathogens on total belowground and aboveground biomass, on the nutrient distribution within plants, on the concentration of plastid pigments, including tocopherol and on components of the xanthophyll cycle. Phytophthora citricola and P. cambivora infection significantly reduced total biomass of beech when compared with control plants and finally most of these plants died at the end of the experiment. However, beech invaded by the other two Phytophthora spp. did not differ from control plants and none of them was killed. Fine root length as well as the number of root tips of all infected beeches were reduced between 30 and 50%. The excellent growth of beech infected with P. pseudosyringae and P. undulata when compared with control plants was correlated with a strong increase of important root efficiency parameters. Phytophthora citricola and P. cambivora caused a significant reduction in nitrogen concentration of leaves in comparison with control and other infected plants, whereas this nutrient was slightly increased in fine and coarse roots. Furthermore, the phosphorus and potassium concentrations in leaves were impaired after infection with P. citricola. However, foliar concentrations of Ca and Mg were not affected by the different Phytophthora spp., whereas fine and coarse roots were significantly enriched with Ca in beech infected with P. citricola or P. cambivora. The concentrations of α-tocopherol and xanthophyll cycle pigments were increased in plants infected by P. citricola and P. cambivora, indicating that several reactive oxygen species might be formed in leaves during infection. Resume Des plants de Fagus sylvatica ont ete infectes par Phytophthora citricola, Phytophthora cambivora, Phytophthora pseudosyringae et Phytophthora undulata pour etudier l'effet de ces pathogenes racinaires sur la biomasse totale aerienne et racinaire, la distribution des elements mineraux dans les plantes et la concentration en pigments des plastes, tocopherol et composants du cycle des xanthophylles. L'infection par P. citricola et P. cambivora a entraine une reduction significative de la biomasse totale par rapport aux plantes temoins et la plupart des plants infectes sont morts au cours de l'experience. Par contre, les hetres infectes par les deux autres especes de Phytophthora ne different pas des temoins et aucune mortalite n'a ete observee. Chez tous les hetres infectes, une reduction de 30 a 50% de la longueur de racines fines et du nombre d'extremites racinaires a ete observee. La tres bonne croissance des plants infectes par P. pseudosyringae et P. undulata par rapport aux temoins est associee a une forte augmentation de parametres importants d'efficience racinaire. P. citricola et P. cambivora ont cause une reduction significative de la concentration foliaire en azote par rapport aux plantes temoins et aux autres plantes infectees, alors que la concentration etait legerement augmentee dans les fines et grosses racines. De plus, la concentration foliaire en phosphore et potassium a ete alteree apres infection par P. citricola. Les concentrations foliaires en Ca et Mg n'ont pas ete affectees par les differentes especes de Phytophthora, les fines et grosses racines etant significativement enrichies en Ca chez les plants infectes par P. citricola ou P. cambivora. La concentration en α-tocopherol et pigments du cycle des xanthophylles a augmente dans les plants infectes par P. citricola et P. cambivora, suggerant la formation de plusieurs especes actives de l'oxygene dans les feuilles pendant l'infection. Zusammenfassung Buchensamlinge wurden mit Phytophthora citricola, Phytophthora cambivora, Phytophthora pseudosyringae und mit Phytophthora undulata infiziert, um den Einfluss dieser Wurzelpathogene auf die oberirdische und unterirdische Biomasse, auf die Nahrstoffverteilung innerhalb verschiedener Pflanzenorgane, sowie auf die Gehalte unterschiedlicher Photosynthesepigmente und Komponenten des Xanthophyll- Zyklus studieren zu konnen. Die Infektion mit P. citricola und P. cambivora fuhrte zu einer deutlich reduzierten Gesamtbiomasse und am Versuchsende waren die meisten Pflanzen abgestorben. Dagegen uberlebten alle mit P. pseudosyringae oder P. undulata infizierten Buchen und sie zeigten keine Unterschiede in ihren Biomassen verglichen mit Kontrollpflanzen bzw. ubertrafen diese sogar. Die Feinwurzellange und die Anzahl ihrer Wurzelspitzen war bei allen Phytophthora infizierten Pflanzen zwischen 30 und 50% im Vergleich zu denen der Kontrollen reduziert. Das ausgezeichnete Wachstum der P. pseudosyringae und P. undulata infizierten Pflanzen ging mit stark gesteigerten Wurzeleffizienzparametern einher. Die P. citricola und P. cambivora Infektion fuhrte zu reduzierten Stickstoffgehalten in den Blattern. Die Gehalte in den Wurzeln waren jedoch leicht erhoht. Zudem wurden reduzierte Gehalte an Phosphor und Kalium in den Blattern gemessen. Die Calcium und Magnesium- Konzentrationen der Blatter unterschieden sich nicht von denen der Kontrollen. Allerdings wurde eine Calcium-Anreicherung in den Fein- und Grobwurzeln infizierter Pflanzen gemessen. Weiterhin zeigten wir, dass die Konzentrationen von α-Tocopherol und Pigmenten des Xanthophyll-Zyklus in Blattern P. citricola und P. cambivora infizierter Pflanzen erhoht waren, was moglicherweise auf die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies hindeutet.
Databáze: OpenAIRE