Enhanced tolerance of photosynthesis to high-light and drought stress in Pseudotsuga menziesii seedlings grown in ultraviolet-B radiation

Abstract

We investigated the effects of an ambient dose of ultraviolet-B (UV-B) radiation on chamber-grown Pseudotsuga menziesii var. glauca (Beissn.) Franco (Douglas-fir) seedlings, to determine if the presence of UV-B radiation in the growth light regime induces tolerance to environmental stresses such as high light and drought. Douglas-fir seedlings were grown without UV-B radiation or with 6 kJ m-2 day-1 of biologically effective UV-B, which is ambient for the intermountain regions of Idaho. Non-stressed seedlings grown with UV-B radiation had 35% lower seedling dry mass, 36% higher concentrations of UV-B absorbing compounds per unit leaf area, 30% lower stomatal frequencies, 25% lower light-saturated photochemical efficiencies of Photosystem II and 45% lower light-saturated stomatal conductance than non-stressed seedlings grown without UV-B radiation. After 4 days of high-light stress, seedlings grown with UV-B radiation had 32% higher light-saturated carbon assimilation rates (A(CO2)) than seedlings grown without UV-B radiation. After water was withheld from the seedlings for up to 15 days, seedlings grown with UV-B radiation had 50% higher A(CO2) and 40% higher seedling water potentials than seedlings grown without UV-B radiation. The results support the hypothesis that UV-B radiation can act as an environmental signal to induce tolerance to high-light and drought stress in Douglas-fir seedlings. Possible mechanisms for the enhanced stress tolerance are discussed.

Efeitos da radiação ultravioleta-B sobre a morfologia foliar de Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (Brassicaceae)

“…Os menores valores médios de área foliar, massa fresca, massa seca e conteúdo de água encontrados nas folhas tratadas com UV-B, também foram reportados para outras espécies (Correia et al 1998;Poulson et al 2002) e podem ser explicados como uma reação ao estresse provocado pela radiação nos processos de desenvolvimento e do metabolismo das plantas (Wellman 1983).…”

“…Muito dos experimentos com radiação UV-B utilizam doses altas (mais do que duas vezes as doses ambientais) (Stapleton 1992;Jordan 1996). Estudos com doses menores de radiação UV-B indicam que a mesma pode não ser prejudicial ao crescimento ou produtividade de algumas espécies e ainda pode estimular a tolerância à seca em espécies arbóreas (Poulson et al 2002).…”

“…Este resultado não era esperado, uma vez que a face adaxial da folha está mais exposta a radiação do que a face abaxial. As informações para a variação da densidade estomática de folhas sob o efeito da radiação UV-B são inconclusivas e as inconsistências encontradas entre os diversos estudos podem ser devido às respostas específicas de cada espécie; diferenças na idade da folha ou em função dos diferentes tipos de tratamentos com radiação UV-B (Jansen & Noort 2000;Poulson et al 2002).…”

“…As folhas A. thaliana, sob a ação da radiação UV-B, apresentaram maiores concentrações de compostos fenólicos do que as plantas controle, mas não foi possível detectar, entre os tecidos foliares, aqueles que tem maior concentração destes compostos. Vários estudos indicam que os compostos fenólicos podem formar uma barreira eficaz contra a radiação UV-B quando se localizam de maneira uniforme nas paredes anticlinais das células epidérmicas (Day 1993;Poulson et al 2002). Em plantas herbáceas, os estudos indicam ainda que os compostos fenólicos localizam-se primariamente no protoplasto das células epidérmicas (Day et al 1992) e em concentrações bem mais baixas do que nas paredes celulares das coníferas.…”

Intraspecific variation in drought response of Populus cathayana grown under ambient and enhanced UV-B radiation

“…Meanwhile, interactive responses of Quercus suber L. seedlings to light and moderate water stress have been reported by Puértolas et al (2008). Studies on the combined effects of UV-B radiation and drought stress on trees have been conducted in some species, e.g., Mediterranean pines (Pinus pinea L.) (Petropoulou et al, 1995), olive (Olea europaea L.) (Noguės and Baker, 2000), Douglas fir (Pseudotsuga menziesii Franco) (Poulson et al, 2002) and willows (Salix myrsinifolia L.) (Turtola et al, 2006), and it appears that species differ in their responses to multiple stress factors. The interaction between UV-B radiation and moderate drought is still not well-understood.…”