Long-term acclimation of leaf production, development, longevity and quality following 3 yr exposure to free-air CO2 enrichment during canopy closure in Populus

The effects of elevated CO2 on leaf development in three genotypes of Populus were investigated during canopy closure, following exposure to elevated CO2 over 3 yr using free-air enrichment.• Leaf quality was altered such that nitrogen concentration per unit d. wt (Nmass) declined on average by 22 and 13% for sun and shade leaves, respectively, in elevated CO2. There was little evidence that this was the result of ‘dilution’ following accumulation of nonstructural carbohydrates. Most likely, this was the result of increased leaf thickness. Specific leaf area declined in elevated CO2 on average by 29 and 5% for sun and shade leaves, respectively.• Autumnal senescence was delayed in elevated CO2 with a 10% increase in the number of days at which 50% leaf loss occurred in elevated as compared with ambient CO2.• These data suggest that changes in leaf quality may be predicted following long-term acclimation of fast-growing forest trees to elevated CO2, and that canopy longevity may increase, with important implications for forest productivity.

The transcriptome of Populus in elevated CO2

The consequences of increasing atmospheric carbon dioxide for long-term adaptation of forest ecosystems remain uncertain, with virtually no studies undertaken at the genetic level. A global analysis using cDNA microarrays was conducted following 6 yr exposure of Populus × euramericana (clone I-214) to elevated [CO2] in a FACE (free-air CO2 enrichment) experiment.• Gene expression was sensitive to elevated [CO2] but the response depended on the developmental age of the leaves, and < 50 transcripts differed significantly between different CO2 environments. For young leaves most differentially expressed genes were upregulated in elevated [CO2], while in semimature leaves most were downregulated in elevated [CO2].• For transcripts related only to the small subunit of Rubisco, upregulation in LPI 3 and downregulation in LPI 6 leaves in elevated CO2 was confirmed by anova. Similar patterns of gene expression for young leaves were also confirmed independently across year 3 and year 6 microarray data, and using real-time RT–PCR.• This study provides the first clues to the long-term genetic expression changes that may occur during long-term plant response to elevated CO2.

Adaptation of tree growth to elevated CO2: quantitative trait loci for biomass in Populus

Information on the genetic variation of plant response to elevated CO2 (e[CO2]) is needed to understand plant adaptation and to pinpoint likely evolutionary response to future high atmospheric CO2 concentrations.• Here, quantitative trait loci (QTL) for above- and below-ground tree growth were determined in a pedigree – an F2 hybrid of poplar (Populus trichocarpa and Populus deltoides), following season-long exposure to either current day ambient CO2 (a[CO2]) or e[CO2] at 600 µl l−1, and genotype by environment interactions investigated.• In the F2 generation, both above- and below-ground growth showed a significant increase in e[CO2]. Three areas of the genome on linkage groups I, IX and XII were identified as important in determining above-ground growth response to e[CO2], while an additional three areas of the genome on linkage groups IV, XVI and XIX appeared important in determining root growth response to e[CO2].• These results quantify and identify genetic variation in response to e[CO2] and provide an insight into genomic response to the changing environment

Elevated atmospheric CO2 and humidity delay leaf fall in Betula pendula, but not in Alnus glutinosa or Populus tremula × tremuloides

Context: Anthropogenic activity has increased the level of atmospheric CO2, which is driving an increase of global temperatures and associated changes in precipitation patterns. At Northern latitudes, one of the likely consequences of global warming is increased precipitation and air humidity. Aims: In this work, the effects of both elevated atmospheric CO2 and increased air humidity on trees commonly growing in northern European forests were assessed. Methods: The work was carried out under field conditions by using Free Air Carbon dioxide Enrichment (FACE) and Free Air Humidity Manipulation (FAHM) systems. Leaf litter fall was measured over 4 years (FACE) or 5 years (FAHM) to determine the effects of FACE and FAHM on leaf phenology. Results: Increasing air humidity delayed leaf litter fall in Betula pendula, but not in Populus tremula × tremuloides. Similarly, under elevated atmospheric CO2, leaf litter fall was delayed in Betula pendula, but not in Alnus glutinosa. Increased CO2 appeared to interact with periods of low precipitation in summer and high ozone levels during these periods to effect leaf fall. Conclusions: This work shows that increased CO2 and humidity delay leaf fall, but this effect is species specific.

An investigation of phenolic glycoside and condensed tannin homeostasis in Populus by salicyl alcohol feeding to cell cultures and by transgenic manipulation of the sucrose transporter, PTSUT4, in planta

Secondary metabolites play an important role in plant protection against biotic and abiotic stress. In Populus, phenolic glycosides (PGs) and condensed tannins (CTs) are two such groups of compounds derived from the common phenylpropanoid pathway. The basal levels and the inducibility of PGs and CTs depend on genetic as well as environmental factors, such as soil nitrogen (N) level. Carbohydrate allocation, transport and sink strength also affect PG and CT levels. A negative correlation between the levels of PGs and CTs was observed in several studies. However, the molecular mechanism underlying such relation is not known. We used a cell culture system to understand negative correlation of PGs and CTs. Under normal culture conditions, neither salicin nor higher-order PGs accumulated in cell cultures. Several factors, such as hormones, light, organelles and precursors were discussed in the context of aspen suspension cells’ inability to synthesize PGs. Salicin and its isomer, isosalicin, were detected in cell cultures fed with salicyl alcohol, salicylaldehyde and helicin. At higher levels (5 mM) of salicyl alcohol feeding, accumulation of salicins led to reduced CT production in the cells. Based on metabolic and gene expression data, the CT reduction in salicin-accumulating cells is partly a result of regulatory changes at the transcriptional level affecting carbon partitioning between growth processes, and phenylpropanoid CT biosynthesis. Based on molecular studies, the glycosyltransferases, GT1-2 and GT1-246, may function in glycosylation of simple phenolics, such as salicyl alcohol in cell cultures. The uptake of such glycosides into vacuole may be mediated to some extent by tonoplast localized multidrug-resistance associated protein transporters, PtMRP1 and PtMRP6. In Populus, sucrose is the common transported carbohydrate and its transport is possibly regulated by sucrose transporters (SUTs). SUTs are also capable of transporting simple PGs, such as salicin. Therefore, we characterized the SUT gene family in Populus and investigated, by transgenic analysis, the possible role of the most abundantly expressed member, PtSUT4, in PG-CT homeostasis using plants grown under varying nitrogen regimes. PtSUT4 transgenic plants were phenotypically similar to the wildtype plants except that the leaf area-to-stem volume ratio was higher for transgenic plants. In SUT4 transgenics, levels of non-structural carbohydrates, such as sucrose and starch, were altered in mature leaves. The levels of PGs and CTs were lower in green tissues of transgenic plants under N-replete, but were higher under N-depleted conditions, compared to the levels in wildtype plants. Based on our results, SUT4 partly regulates N-level dependent PG-CT homeostasis by differential carbohydrate allocation.

Populus spp : estabilidad y ganancia genética sobre la altura media dominante en tres ambientes de la pampa ondulada, Argentina

El objetivo de este trabajo fue evaluar la altura media dominante (AMD) y su estabilidad en 15 clones de álamos de 5 años de edad, implantados en tres ambientes diferentes de la pampa ondulada, Argentina. Los sitios fueron: Teodelina (Sitios 1 y 2), Santa Fe (34° 12' LS; 61° 43' W; 90 msnm) y Alberti (Sitio 3), Buenos Aires (34° 50' LS; 60° 30' W; 55 msnm) y se caracterizaron en base a variables de clima y suelo. Se realizaron los análisis de la varianza del conjunto de clones entre sitios y entre los clones por sitio. La comparación de AMD se realizó aplicando el test de Tukey. Se analizó la interacción clon-sitio. Se construyó un criterio de elección basado en parámetros genéticos de estabilidad sobre el carácter (AMD), estimándose la ganancia genética al seleccionar los mejores clones. Se realizaron los cálculos de heredabilidad en sentido amplio. Los posicionamientos en AMD fueron significativos entre clones por sitio y entre sitios. La interacción clon sitio fue significativa. Los valores de AMD y los de ecovalencia permitieron seleccionar genomas con mayor amplitud de adaptación y consecuentemente conciliar la producción con la plasticidad dentro de la disimilitud de los sitios evaluados.

Comparación de materiales y épocas de plantación para Populus sp. : Mendoza (Argentina)

Este ensayo tuvo como objetivo determinar el material y la época de plantación más adecuada para la instalación en sitio definitivo de un cultivo de álamos con los clones Populus euramericana Conti 12 y Populus deltoides Harvard en las condiciones ambientales de la provincia de Mendoza. La plantación se realizó en dos épocas distintas: otoño y primavera, utilizando como material de plantación en ambos casos: a. barbados: plantas con raíz y brote de 1 año (R1T1); b. plantas recepadas: plantas con raíz de 1 año y brote del año cortado a 30 cm de nivel de suelo (R1T0); c. estacas: 1.5-2.5 cm de diámetro y 30-40 cm de longitud. Los resultados se expresaron en porcentaje de plantas prendidas y en volumen de madera producida por hectárea a los siete años en cada una de las variantes. Para los materiales y condiciones del ensayo el mejor resultado fue para el clon Conti 12 plantación en otoño utilizando barbados (plantas R1T1) o plantación en primavera utilizando estacas, barbados (R1T1) o plantas recepadas (R1T0). Para el clon Harvard, plantación en primavera utilizando planta recepada (R1T0) o estacas.

Fuste comercial de clones del género Populus : relación entre volumen y densidad de la madera con nutrientes inorgánicos

El objetivo del trabajo fue determinar sobre 10 clones de álamos, provenientes de cruzamientos intraespecíficos de Populus deltoides e interespecíficos de Populus x canadensis, implantados en Teodelina, Santa Fe, Argentina (34°09' S; 61°15' W), la concentración de nutrientes inorgánicos en su corteza y leño, y sus relaciones con los volúmenes comerciales alcanzados a los 9 años de edad y la densidad básica de la madera. Se apearon ejemplares seleccionados, se calculó su volumen comercial individual y se determinaron la densidad básica y las concentraciones de Ca, Mg, P y K en fuste y corteza. Se realizó análisis de la varianza, test de comparación de medias de Tukey y correlación simple de los diferentes parámetros evaluados. Los resultados arrojaron diferentes contenidos de nutrientes por clon y concentraciones más bajas en la madera que en la corteza, en todos los casos. No hubo correlaciones significativas entre el volumen comercial obtenido, los valores de densidad básica de la madera y los nutrientes inorgánicos, indicando eficiencias individuales en el uso de los recursos inorgánicos.

Populus spp. : : supervivencia y crecimiento en clones implantados en Buenos Aires, Argentina

El objetivo de este trabajo fue evaluar la supervivencia, evolución de las alturas y áreas basales de rebrotes de clones de Populus spp. de diferentes procedencias implantados en Argiudoles típicos del borde Sur de la Pampa Ondulada, Buenos Aires, Argentina (34°55' S; 57°57' W; 15 m snm). Los clones evaluados fueron ‘Delta Gold’, ‘Stoneville 71’, ‘Catfish 2’, ‘Harvard’, ‘Onda’ e ‘I-74/51’. Se compararon, para el conjunto de clones, los comportamientos para el primero y segundo corte. Se realizó una evaluación de los resultados clonales al segundo turno de los valores dasométricos logrados. Los valores anuales en área basal individual media y las alturas totales medias observados desde el 2° al 8° año con los obtenidos al año 9, se correlacionaron año a año mediante un modelo lineal. Se observó una prevalencia de los clones de procedencia de los Estados Unidos. Las alturas logradas al primer turno fueron significativamente mayores que las del segundo turno, en tanto los valores en área basal resultaron mayores en la segunda cosecha que en la primera. Los coeficientes de correlación fueron significativos a partir del cuarto año; esta relación temprana permitiría la selección anticipada de los parámetros de crecimiento para el régimen de tallar.

Índices de calidad de sitio de Populus nigra ‘Italica’ en plantaciones lineales en el noroeste de Chubut

En el noroeste del Chubut, los álamos se encuentran establecidos en cortinas de protección en predios de pastoreo o donde se cultivan pasturas y forrajes en secano. El Populus nigra ‘Italica’ es el clon más difundido en plantaciones lineales, ubicadas en diferentes calidades de sitio. No existen antecedentes sobre crecimiento en altura e Índice de Sitio en la zona. Se seleccionaron ocho sitios de muestreo, donde fueron apeados 24 árboles dominantes, a los que se les realizó análisis fustal. Con los pares de datos de edad-altura, resultantes del análisis de fuste de los árboles muestra, se ajustó el modelo de Chapman-Richards mediante técnicas de regresión no lineal. Se construyó una familia de curvas de crecimiento en altura, según la metodología de curva guía. Las curvas de Índice de Sitio, basadas en altura y edad, se construyeron mediante deducción matemática a partir de la función de crecimiento en altura, tomándose como edad de referencia 25 años a la altura del pecho. Se definieron cinco calidades de sitio, con un rango de 4 metros, con Índices de Sitio comprendidos entre 19 y 35 m.

Nueva especie de Melampsora sobre Populus deltoides Stoneville 70 en Mendoza, Argentina

En Argentina, al igual que en otros países, las plantaciones de álamo siempre han estado sujetas a peligros fitosanitarios. La roya, causada por Melampsora spp., es una de las enfermedades más serias a nivel mundial. La clasificación de las especies de Melampsora se basa principalmente en las características morfológicas de los estados uredial y telial, y a los hospederos que poseen en su estado aecial y telial. Dada la observación de pústulas con características diferentes a las de Melampsora larici-populina (única especie citada para la provincia de Mendoza), es que el objetivo del presente trabajo fue identificar la especie de Melampsora observada en álamos del clon Stoneville 70, localizados en el distrito de San Carlos, provincia de Mendoza, Argentina. Para ello, fueron tomadas al azar, muestras de hojas sintomáticas, a partir de las cuales se realizó la descripción sintomatológica y posteriormente microscópica, registrándose la morfometría de 100 uredosporas y teliosporas. Las características analizadas concuerdan con aquellas reportadas en la bibliografía para las especies M. larici-tremulae, M. magnusiana, M. pinitorqua y M. rostrupii. Debido a la dificultad que muestran estas especies en ser distinguidas, Wilson y Henderson (1966) adoptan el nombre de M. populnea como especie colectiva. Por ello, se considera oportuno citar a la especie encontrada como M. populnea hasta aclarar con estudios más profundos la identificación definitiva del microorganismo.

Evaluación de clones de Populus spp., a los dos años de edad, en dos micrositios de la región pampeana, Argentina

La producción de álamos en la pampa ondulada de la provincia de Buenos Aires podría constituir una actividad alternativa y/o complementaria, debido a zonas ecológicas favorables para su cultivo. En este contexto es importante conocer el comportamiento de los clones en los diversos ambientes para poder definir cuáles de ellos podrían presentar mayor estabilidad para los diferentes sitios. El objetivo del trabajo fue estudiar la interacción existente entre los parámetros de crecimiento y supervivencia de 16 clones de Populus spp. en dos micrositios geomorfológicamente diferentes en la región pampeana, Argentina. Los clones en estudio provienen de cruzamientos intraespecíficos de P. deltoides e interespecíficos de P. deltoides x P. nigra (Populus x canadensis). Se plantaron en dos ensayos, uno por cada situación geomórfica: loma y bajo, y se completó con un análisis estadístico comparando los ensayos en forma individual y conjunta. Cada ensayo se instaló con un diseño de bloques completos al azar. Las variables analizadas fueron la supervivencia, la altura media y el área basal al concluir el segundo año de crecimiento. Para el sitio regional evaluado, la interacción entre los clones y los micrositios fue significativa para las variables altura y supervivencia. La mayor disponibilidad de agua en el micrositio bajo produjo mayores crecimientos clonales con diferencias significativas respecto del micrositio loma. La estabilidad de los atributos de supervivencia y crecimiento frente a los micrositios es un objetivo fundamental en las plantaciones clonales. Siendo los micrositios una realidad ambiental importante, propia como variable no controlable, la reducción de la variabilidad de respuesta ante ellos permitiría la constitución de unidades de manejo más homogéneas.

Susceptibilidad a Septoria musiva de híbridos inter e intraespecíficos de Populus spp. implantados en dos micrositios de la Pampa Húmeda Argentina

En los álamos, una de las enfermedades con mayor influencia en la cantidad y calidad de la madera producida es la cancrosis originada por Septoriamusiva Peck . El objetivo del trabajo fue determinar en clones híbridos de álamos (Populus spp.) la incidencia y la severidad de la enfermedad producida por Septoria, en dos micrositios de un mismo sitio regional, en Alberti, Buenos Aires, Argentina. Los clones utilizados fueron obtenidos de cruzamientos intraespecíficos de Populus deltoides e interespecíficos de P. deltoides x P. nigra (= P. x canadensis). Se determinó la susceptibilidad a la enfermedad para cada clon/micrositio mediante la estimación de la incidencia, del número de cancros en guías y ramas, y la severidad de daños (ID). Los híbridos inter e intraespecíficos de P. deltoides presentaron respuesta clonal diferencial en la susceptibilidad a la cancrosis en ambas situaciones geomórficas: los híbridos provenientes de cruzamientos intraespecíficos resultaron resistentes, y los provenientes de cruzamientos interespecíficos susceptibles a la enfermedad. Las diferencias significativas entre clones, determinadas para el número de lesiones totales por posición en ambas situaciones geomórficas, no determinaron ID diferentes. El número de cancros identificados en cada posición constituye una herramienta de estimación de la susceptibilidad clonal a la cancrosis más exacta, teniendo en cuenta que los mayores perjuicios ocurren cuando las lesiones se presentan en las guías.