Reduction of leaf growth by water stress and its recovery in relation to transpiration and stomatal conductance in some potato (Solanum tuberosum L.) genotypes

Summary

The effect of water stress (5 days of no watering) on leaf growth and its subsequent recovery after 5 days of watering was investigated in potted plants of eight potato (Solanum tuberosum L.) genotypes. The genotypes fell into three groups. Group A was characterized by minimum growth reduction under stress and rapid recovery on rewatering with final increase in leaf length exceeding that of the unstressed controls. In Group B, stress created moderate reduction in growth and on recovery the increase in leaf length became comparable to that of controls. Group C was characterized by large growth reduction and rewatering did not result in final leaf length increases comparable to that of controls. Statistical analysis showed a negative correlation between reduction in growth and stomatal conductance (r=−0.917;P<0.01) and between reduction in growth and transpiration (r=−0.912;P<0.01).

Zusammenfassung

Die Auswirkung des Wassermangels auf das Blattwachstum und seine nachfolgende Erholung durch Wiederbewässerung wurde an getopften Pflanzen der folgenden acht Kartoffelgenotypen (Solanum tuberosum L.): Kufri Jyoti, Kufri Kundan, Kufri Muthu, Kufri Dewa, Kufri Bahar, Up-to-Date, G2524 und SLB/Z/405a untersucht.

Dreissig Tage nach dem Pflanzen wurde die Belastung durch 5-tägigen Wasserentzug erzeugt, und danach wurden die Pflanzen wieder bewässert. Als Kontrolle dienten täglich gegossene Töpfe. Das Wassersättigungsdefizit (WSD) in den Blättern, die Stomata-Durchlässigkeit und die Transpiration wurden an den belasteten Pflanzen und an den Kontrollen am 5. Tag des Wassermangels und am 5. Tag nach der Wiederbewässerung gemessen. Das Blattwachstum wurde an Hand der täglichen Änderung der Blattlänge vom Beginn der Belastung bis zum 5. Tag nach der Wiederbewässerung bestimmt.

In belasteten Pflanzen verlief das Blattwachstum langsamer als in den Kontrollen, und es kam nach 72 h völlig zum erliegen (Abb. 1). Bei allen Genotypen verminderte sich unter der Belastung die Stomata-Durchlässigkeit und die Transpiration (Tabellen 1 und 2). Die Reduktion der Stimata-Durchlässigkeit und die Transpiration war negativ korreliert mit der Reduktion des Blattwachstums mitr=−0.917,P<0.01 bzw.r=−0.912,P<0.01.

Nach der Wiederbewässerung wurde die Blattstreckung reaktiviert, wie es an der schnellen Zunahme der Blattlänge deutlich wird (Abb. 1). Auf Grund der Blattwachstumsreaktion auf Wassermangel und Wiederbewässerung lassen sich die Genotypen in drei Gruppen unterteilen.

Die Gruppe A wurde durch eine minimale Wachstumsreduktion unter Mangelbedingungen und eine schnelle Erholungsphase durch Wiederbewässerung charakterisiert, und zwar mit Zunahmen der Blattlängen, die schliesslich über dejenigen der Kontrollen lagen (Abb. 1a, b, c). Die auch nach Wiederbewässerung verminderte Stomata-Durchlässigkeit und Transpiration bei diesen Genotypen (Kufri Jyoti, Kufri Kundan und SLB/Z/405a) ermöglichte es, sie auf dem gleichen WSD-Niveau zu halten wie die Kontrollen.

In der Gruppe B bewirkte die Belastungssituation eine mässige Wachstumsreduktion, und die Zunahme der Blattlänge in der Erholungs-Phase war vergleichbar mit derjenigen in den Kontrollen (Abb. 1, d, e). Die Kartoffelsorten Kurfi Muthu und Up-to-Date gehören zu dieser Gruppe. Hinsichtlich der Stomata-Durchlässigkeit und der Transpiration nach der Erholung verhielten sich diese Genotypen etwa wie diejenigen in der Gruppe A.

Die Gruppe C war durch eine starke Wachstumsreduktion gekennzeichnet und eine Wiederbewässerung erbrachte letztlich nicht den Blattlängenzuwachs wie in den Kontrollen (Abb. 1f, g, h). Nach Wiederbewässerung erreichten diese Genotypen (G2524, Kufri Bahar und Kufri Dewa) bei der Stomata-Durchlässigkeit und der Transpiration das gleiche Niveau wie das der Kontrollen (Tabellen 1 und 2).

Die wirkungslose Bewässerung bei den Genotypen der Gruppe C hatte, verglichen mit den Kontrollen, höhere WSD-Werte (Tab. 3) zur Folge und eine schwächere Wiederbelebung des Wachstums während der Zeitspanne nach dem Wassermangel.

Résumé

L'influence d'un déficit hydrique sur la croissance foliaire et son développement après humidification est analysée sur huit génotypes de pommes de terre (Solanum tuberosum L.) cultivés en pots: Kufri Jyoti,Kufri Kundan, Kufri Muthu, Kufri Dewa, Kufri Bahar, Up-to-Date, G 2524 et SLB/Z/405a. Trente jours après plantation, aucun apport n'a été effectué pendant 5 jours puis les plantes ont été de nouveau arrosées. Des potstémoins ont eu un approt d'eau tous les jours. Le déficit en eau (WSD) dnas les feuilles, la conductance stomatique et la transpiration sont mesurés sur les plantes étudiées et les témoins, 5 jours après le déficit hydrique et 5 jour après un nouvel apport d'eau. La croissance foliaire est évaluée chaque jour en mesurant la longueur des feuilles à partir du stress hydrique jusqu'au 5ème jour après le nouvel apport d'eau.

La croissance foliaire est plus lente lorsque les plantes sont soumises au stress que les témoins, et devient nulle après 72 h de stress (figure 1). La conductance stomatique et la transpiration diminuent en présence de stress pour tous les génotypes (tableaux 1 et 2). Les réductions de la conductance stomatique et de la transpiration sont négativement correlées à la diminution de la croissance foliaire, avec respectivementr=−0,917,P<0,01 etr=−0,912,P<0,01.

Après nouvel apport d'eau, l'élongation des feuilles est réactivée comme le montre la croissance rapide de la longueur des feuilles (figure 1). Les génotypes peuvent être classés en trois groupes, en fonction de leur croissance foliaire par rapport au déficit hydrique et l'apport d'eau ultérieur.

Le groupe A est caractérisé par une réduction de croissance faible en période de stress hydrique et un développement rapide après un apport d'eau, d'où une augmentation de l'élongation foliaire supérieure aux témoins (figure 1a, b, c). Une diminution de la conductance stomatique et de la transpiration de ces génotypes (Kufri-Jyoti, Kufri Kundan et SLB/Z/405a) même après réhumidification, leur permet de maintenir des niveaux de déficit en eau WSD équivalents à ceux des témoins (tableau 3).

Dans le groupe B, le stress hydrique provoque une diminution modérée de la croissance et du recouvrement, l'élongation foliaire augmente de façon comparable à celle des témoins (figure 1d, e). Dans ce groupe, figurent les variétés Kufri Muthu et Up-to-Date. Ces génotypes se comportent plus ou moins comme ceux du groupe A pour ce qui concerne la conductance stomatique et la transpiration après réhumidification.

Le groupe C est caractérisé par une forte réduction de la croissance et un nouvel apport d'eau ne conduit pas à une augmentation finale de la longueur des feuilles comparable à celle des témoins (figure 1 f, g, h). Après réhumidification, ces génotypes (G2524, Kufri Bahar et Kufri Dewa) atteignent des niveaux similaires de conductance stomatique et de transpiration à ceux des témoins (tableaux 1,2). La moins bonne valorisation de l'eau pour les génotypes du groupe C se traduit par des valeurs WSD supérieures à celles des témoins (tableau 3) et par un faible rattrapage de la croissance après la période de stress.