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Clonal differences in growth and phenolics of willows exposed to elevated ultraviolet-B radiation

2003; Elsevier BV; Volume: 4; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1078/1439-1791-00150

1618-0089

Riitta Tegelberg, Timo Veteli, Pedro J. Aphalo, Riitta Julkunen‐Tiitto,

Flowering Plant Growth and Cultivation

In this study, the effects of elevated ultraviolet-B (UV-B, 280–320 nm) radiation on growth and leaf phenolics were evaluated in clones of dark-leaved willow (Salix myrsinifolia Salisb.) and tea-leaved willow (Salix phylicifolia L.). Willows were raised for one growing season in an irradiation field, where they were exposed either to a constant 50% increase in UV-BCIE radiation simulating 20–25% ozone depletion or to a small increase in UV-A radiation (320–400 nm). Control willows were grown in the irradiation field under solar radiation (ambient control). Despite the high constitutive concentrations of a UV-absorbing leaf flavonoid, dihydromyricetin, UV-treatments clearly reduced the biomass and height growth of the shoots of one tea-leaved willow clone. In contrast, the growth of three other tea-leaved willow clones showed no significant sensitivity to UV-radiation. Under elevated UV-B radiation, the leaves of these clones were able to accumulate some of the UV-B-absorbing quercetins, myricetins or luteolins. In dark-leaved willows, biomass production and growth were not decreased by UV-exposures, although the concentrations of leaf flavonoids were clearly lower than those in tea-leaved willows; however, in all the dark-leaved willow clones, elevated UV-radiation increased the concentrations of certain quercetins, dihydromyricetin and phenolic acids. Other willow leaf phenolics, i.e. salicylates, condensed tannins and gallic acid derivatives, were either decreased by the UV-treatments or were unaffected. The results indicate that (1) the constitutive level and quality of secondary chemicals in native willow species or clones does not predict their sensitivity to elevated UV-radiation, (2) secondary chemical responses to UV-radiation in willows are more clone-specific than species-specific and (3) the leaves of field-grown willows treated with UV-B radiation accumulate only those phenolics that screen UV-B efficiently. In dieser Studie wurden die Effekte einer erhöhten Ultraviolett-B-Strahlung (UV-B, 280–320 nm) auf das Wachstum und die Blattphenole von Klonen der dunkelblättrigen Weide (Salix myrsinifolia Salisb.) und der teeblättrigen Weide (Salix phylicifolia L.) bewertet. Die Weiden wurden für eine Saison auf Bestrahlungfeldern gezogen, wo sie entweder zur Simulation eines 20–25-prozentigen Ozonverlustes einer konstant um 50% erhöhten UV-BCIE-Strahlung oder einer geringfügig erhöhten UV-A-Strahlung (320–400 nm) ausgesetzt waren. Die Kontrollweiden wurden in den Bestrahlungsfeldern unter Sonneneinstrahlung gezogen (Außenkontrolle). Trotz der hohen konstitutiven Konzentrationen des Blattflavonoids Dihydromyricetin verringerten die UV-Behandlungen die Biomasse und das Größenwachstum der Schösslinge eines teeblättrigen Weidenklons deutlich. Im Kontrast dazu zeigte das Größenwachstum von drei anderen teeblättrigen Weidenklonen keine signifikante Empfindlichkeit gegenüber UV-Strahlung. Bei erhöhter UV-B-Strahlung konnten die Blätter dieser Klone einige der UV-B-absorbierenden Quercetine, Myricetine und Luteoline akkumulieren. Bei den dunkelblättrigen Weiden war die Biomassenproduktion und das Wachstum nicht verringert, obwohl die Konzentrationen der Blattflavonoide deutlich geringer als bei teeblättrigen Weiden waren. Bei allen dunkelblättrigen Weidenklonen steigerte jedoch die erhöhte UV-Strahlung die Konzentrationen bestimmter Quercetine, von Dihydromyricetin und phenolischer Säuren. Andere Weidenblattphenole, z. B. Salicylate, kondensierte Tannine und Gallsäurenderivate wurden entweder durch die UV-Behandlung verringert oder nicht beeinflusst. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass (1) der konstitutive Gehalt und die Qualität der sekundären Pflanzenstoffe einheimischer Weidenarten oder Klone keine Vorhersage über die Empfindlichkeit gegenäber erhöhter UV-Strahlung erlaubt, (2) die Reaktion sekundärer Pflanzenstoffe auf UV-Strahlung bei Weiden eher klonspezifisch als artspezifisch ist und (3) die Blätter von Weiden, die auf dem Feld unter UV-B-Strahlung gezogen wurden, nur die Phenole akkumulieren, die UV-B effektiv abschirmen.