Genotypic variation in drought response of silver birch (Betula pendula Roth)

Abstract

Jungbäume aus vier Klonen von Betula pendula von Standorten mit unterschiedlichen Niederschlagsmengen wurden in zwei aufeinanderfolgenden Sommern langen Trockenperioden ausgesetzt. Die Ziele dieser Untersuchung waren (1), die Trockenstress-Antwort der Hängebirke auf verschiedenen Ebenen zu untersuchen und so die Basis der weiten physioligischen Amplitude dieser Art zu erfassen, und (2), potentielle genotypische Unterschiede hinsichtlich der Angepasstheit an Trockenstress zu erfassen. Reaktionen verschiedener physiologischer, biochemischer und morphologischer Parameter auf Wassermangel wurden regelmässig untersucht: Der CO2 und H2O-Gaswechsel wurde unter erhöhten und normalen CO2-Gehalten analysiert; der Blattwasserzustand und osmotische Anpassungen wurden mit der Druckkammer Technik und Druck-Volumen-Kurven untersucht; die Chlorophyll- und Stickstoffgehalte der Blätter sowie ihre Kohlenstoffisotopen-Zusammensetzung wurden analysiert; am Ende jeder Trockenperiode wurden Bäume komplett geerntet und ihre ober- und unterirdischen Massen und Flächen bestimmt.Die folgenden Ergebnisse wurden gefunden: (1) Die erste und plastischste Reaktion auf Trockenheit war die Reduktion der stomatären Leitfähigkeit, wodurch ein Absinken der Predawn-Blattwasserpotentiale verhindert wurde; es kam nicht zu nicht-stomatären Limitierungen der Photosynthese. (2) Die Hängebirke scheint fähig zur osmotischen Anpassung zu sein; diese wurde hauptsächlich in der Phase der Etablierung eingesetzt. (3) Deutliche Reaktionen der Gesamt-Blattfläche und die auffällig plastische Phenologie dieser Art müssen als Anpassungen and Trockenheit gewertet werden. (4) Allokationsmuster reagierten sowohl innerhalb, als auch zwischen Organen auf den Trockenstress. (5) Genotypen von trockeneren Standorten zeigten grössere osmotische Anpassungen als solche regenreicherer Herkunft. (6) Genotypen trockenerer Standorte erreichten sowohl gut gewässert, als auch unter Trockenstress die höchsten Blattleitfähigkeiten. (7) Besonders ein Genotyp von einem für Sommerdürren anfälligen Standort zeigte eine verschwenderischere Wassernutzungs-Strategie als die Genotypen von regenreicheren Standorten. Im Zusammenhang mit den effektiven Mechanismen der Stress-Vermeidung und -Toleranz ist diese Strategie sehr konkurrenzstark und an Standorte mit edaphischer Sommertrockenheit angepasst.Zusammenfassend reagierten alle Genotypen mit deutlichen Mechanismen der Stress-Vermeidung auf allen Ebenen auf die Tockenperioden. Das Ausmass dieser Reaktionen schien jedoch zum Teil von Anpassungen and die Herkunftsorte der Klone geprägt zu sein. So zeigten die Genotypen von trockeneren Standorten die Tendenz zu einem verschwenderischerem Umgang mit Wasser.