1,720,965 research outputs found
The potential of Mid-Infrared spectroscopy for prediction of wood density and vulnerability to embolism in woody angiosperms
No full textXylem resistance to embolism formation determines the species-specific drought tolerance and the survival prospects of plants under extreme climatic conditions. Fourier Transform-Infrared (FTIR) spectroscopy is a cost-effective and rapid analytical tool with potential beyond its current use in plant physiology. We tested the use of FTIR spectroscopy as a method for estimating wood density (WD) and xylem resistance to embolism formation (P50) in 24 angiosperm species. Higher WD was associated with more negative P50 (r2 = 0.41). Partial least squares regression was applied to establish models of FTIR spectra and the reference data. They showed a high predictive quality for WD (r2 = 0.73), whereas the prediction of P50 was weaker (r2 = 0.49). By including WD in the model as an additional factor influencing P50, its predictive power significantly increased (r2 = 0.59). The spectral range in the model elaboration has been also narrowed (bands of lignin, cellulose, hemicellulose), but this did not influence the model descriptors, suggesting that for P50 prediction broad spectral range is more informative than narrow band regions reflecting main wood constituents. In conclusion, FTIR spectroscopy associated with WD measurements has proven to be a promising alternative to traditional methods for screening of individual- or species-specific resistance to embolism in angiosperms
Vulnerability to xylem embolism correlates to wood parenchyma fraction in angiosperms but not in gymnosperms
No full textUnderstanding which structural and functional traits are linked to species’ vulnerability to embolism formation (P50) may provide fundamental knowledge on plant strategies to maintain an efficient water transport. We measured P50, wood density (WD), mean conduit area, conduit density, percentage areas occupied by vessels, parenchyma cells (PATOT) and fibers (FA) on branches of angiosperm and gymnosperm species. Moreover, we compiled a dataset of published hydraulic and anatomical data to be compared with our results. Species more vulnerable to embolism had lower WD. In angiosperms, the variability in WD was better explained by PATOT and FA, which were highly correlated. Angiosperms with a higher P50 (less negative) had a higher amount of PATOT and total amount of nonstructural carbohydrates. Instead, in gymnosperms, P50 vs PATOT was not significant. The correlation between PATOT and P50 might have a biological meaning and also suggests that the causality of the commonly observed relationship of WD vs P50 is indirect and dependent on the parenchyma fraction. Our study suggests that angiosperms have a potential active embolism reversal capacity in which parenchyma has an important role, while in gymnosperms this might not be the case
Qual è il ruolo dell'anatomia dello xilema nei processi di embolizzazione e ripristino della conducibilità idraulica degli elementi vascolari? Any role of xylem anatomy in hydraulic vulnerability and recovery?
Full text linkIn the xylem, water is transported in a metastable state under tension. During drought, this tension increases causing embolism formation and reducing plant productivity. Hypothetically, as embolism reversal mechanism may rely upon the sugars provided by parenchyma cells, vulnerable species should have a high parenchyma amount providing an efficient refilling mechanism to recover from embolism formation. We measured total parenchyma amount (PAtot), fibres area (FA), volume of wood occupied by vessels (VA), mean conduit area (MCA), conduit density (CD), theoretical hydraulic conductivity (KS), hydraulic vulnerability to embolism (P50), and other qualitative traits. Published anatomical and hydraulic data were also used. Angiosperm species more vulnerable to cavitation (i.e. less negative P50) have higher PAtot that is inversely related with FA and a higher MCA that is inversely related with CD. These relations were not significant in gymnosperms. P50 is strongly related with conduits properties as wider and therefore less dense vessels determine a higher vulnerability to embolism. Angiosperms therefore tend to produce a greater amount of PAtot allowing to both storage and utilize more efficiently a greater sugars amount throughout the xylem, relying on more efficient refilling mechanism to compensate for the low safety of the water transport system
Qual è il ruolo dell'anatomia dello xilema nei processi di embolizzazione e ripristino della conducibilità idraulica degli elementi vascolari? Any role of xylem anatomy in hydraulic vulnerability and recovery?
Full text linkIn the xylem, water is transported in a metastable state under tension. During drought, this tension increases causing embolism formation and reducing plant productivity. Hypothetically, as embolism reversal mechanism may rely upon the sugars provided by parenchyma cells, vulnerable species should have a high parenchyma amount providing an efficient refilling mechanism to recover from embolism formation. We measured total parenchyma amount (PAtot), fibres area (FA), volume of wood occupied by vessels (VA), mean conduit area (MCA), conduit density (CD), theoretical hydraulic conductivity (KS), hydraulic vulnerability to embolism (P50), and other qualitative traits. Published anatomical and hydraulic data were also used. Angiosperm species more vulnerable to cavitation (i.e. less negative P50) have higher PAtot that is inversely related with FA and a higher MCA that is inversely related with CD. These relations were not significant in gymnosperms. P50 is strongly related with conduits properties as wider and therefore less dense vessels determine a higher vulnerability to embolism. Angiosperms therefore tend to produce a greater amount of PAtot allowing to both storage and utilize more efficiently a greater sugars amount throughout the xylem, relying on more efficient refilling mechanism to compensate for the low safety of the water transport system.ope
One problem, many solutions : investigating how plant physiology and metabolome shape plant water use and drought resistance strategies
No full textEls ecosistemes dominats per plantes llenyoses són importants reservoris de biodiversitat clau per regular les condicions climàtiques. Tot i això, la vegetació es veu greument amenaçada per les temperatures elevades i els canvis en els règims de precipitació causats pel canvi global, amb canvis potencialment dramàtics en la composició i el funcionament de la vegetació a nivell mundial, com esdeveniments de mortalitat forestal. S'ha reconegut que la sequera és un determinant clau del funcionament i la dinàmica de la vegetació, i cada vegada és més important comprendre com les plantes responen a l'estrès per identificar quines espècies són més vulnerables al canvi global. Aquí utilitzem un marc conceptual nou per estudiar com les plantes responen a la sequera en què distingim explícitament entre l'exposició a l'estrès, els trets funcionals, les respostes fisiològiques i el metaboloma (incloent-hi el metabolisme primari i l'especialitzat). Apliquem aquest marc conceptual en el context d'un experiment de simulació de sequera amb 20 espècies de plantes llenyoses mediterrànies amb nivells contrastants de resistència a la sequera. Els nostres resultats mostren que els trets funcionals estan coordinats i interactuen significativament amb l'exposició de les plantes a l'estrès, modulant-ne les respostes fisiològiques a la sequera. Tot i presentar una regulació menys estricta de l'ús de l'aigua, sembla que les espècies resistents a la sequera són més capaces de mantenir la hidratació dels teixits foliars en condicions de sequera. A més, el metaboloma de la fulla està estretament vinculat a trets relacionats amb l'ús i l'assignació de recursos foliars, que van des d'espècies de fulla caduca que tenen fulles relativament més adquisitives fins a espècies de fulla perenne amb fulles relativament més conservatives. A més, les nostres dades apunten a la forta especificitat de les respostes fisiològiques i metabolòmiques de les diferents espècies a la sequera, en funció de l'estratègia de tolerància a la sequera de cada espècie. Finalment, mostrem que les respostes fisiològiques i metabòliques a l'estrès per sequera estan altament relacionades, i hi ha majors respostes metabòliques en espècies que presenten una variació més gran en l'estat hídric de les fulles (estratègia de tolerància a la sequera). Els nostres resultats donen suport a l'ús del nostre nou marc conceptual per comprendre millor les respostes de les plantes a la sequera en el context del canvi climàtic accelerat.Los ecosistemas dominados por plantas leñosas son importantes reservorios de biodiversidad clave para regular las condiciones climáticas. Sin embargo, la vegetación se ve gravemente amenazada por las temperaturas elevadas y los cambios en los regímenes de precipitación causados por el cambio global, con cambios potencialmente dramáticos en la composición y funcionamiento de la vegetación a nivel mundial, como los eventos de mortalidad forestal. Se ha reconocido que la sequía es un determinante clave del funcionamiento y la dinámica de la vegetación, y cada vez es más importante comprender cómo las plantas responden al estrés para identificar qué especies son más vulnerables al cambio global. Aquí, utilizamos un marco conceptual novedoso para estudiar cómo las plantas responden a la sequía en el que distinguimos explícitamente entre la exposición al estrés, los rasgos funcionales, las respuestas fisiológicas y el metaboloma (incluyendo el metabolismo primario y especializado). Aplicamos este marco conceptual en el contexto de un experimento de simulación de sequía con 20 especies de plantas leñosas mediterráneas con niveles contrastantes de resistencia a la sequía. Nuestros resultados muestran que los rasgos funcionales están coordinados e interactúan significativamente con la exposición de las plantas al estrés, modulando las respuestas fisiológicas de las plantas a la sequía. A pesar de presentar una regulación menos estricta del uso del agua, las especies resistentes a la sequía parecen ser más capaces de mantener la hidratación de los tejidos foliares en condiciones de sequía. Además, el metaboloma de la hoja está estrechamente vinculado a rasgos relacionados con el uso y la asignación de recursos foliares, que van desde especies de hoja caduca que tienen hojas relativamente más adquisitivas hasta especies de hoja perenne con hojas relativamente más conservativas. Además, nuestros datos apuntan a la fuerte especificidad de las respuestas fisiológicas y metabolómicas de las distintas especies a la sequía, en función de la estrategia de tolerancia a la sequía de cada especie. Finalmente, mostramos que las respuestas fisiológicas y metabólicas al estrés por sequía están altamente relacionadas, encontrándose mayores respuestas metabólicas en especies que presentan una mayor variación en el estado hídrico de las hojas (estrategia de tolerancia a la sequía). Nuestros resultados respaldan el uso de nuestro novedoso marco conceptual para comprender mejor las respuestas de las plantas a la sequía en el contexto de cambio climático acelerado.Woody plant ecosystems are important biodiversity repositories key to regulating climatic conditions. However, vegetation is severely threatened by elevated temperatures and changes in precipitation regimes driven by global change, with potential dramatic worldwide changes in vegetation composition and functioning, such as forest dieback events. Drought has been recognised as a major driver of vegetation functioning and dynamics, and it is becoming increasingly important to understand how plants respond to stress to assess which species are more vulnerable to global change. Here, we use a novel conceptual framework to study how plants respond to drought in which we explicitly distinguish between exposure to stress, functional traits, physiological and metabolomic responses (including primary and specialised metabolites). We apply this framework in the context of a drought simulation experiment with 20 Mediterranean woody plant species with contrasting levels of drought resistance. Our results show that functional traits are coordinated and significantly interact with plant exposure to stress in modulating plant physiological responses to drought. Despite presenting a less stringent regulation of water use, drought-resistant species appear better able to maintain tissue hydration under drought conditions. Moreover, the leaf metabolome is tightly linked to leaf resource use and allocation traits, ranging from deciduous species with relatively more acquisitive leaves to evergreen species with relatively more conservative leaves. Furthermore, our data point to the strong species-specificity of plant physiological and metabolomic responses to drought, following each species' drought tolerance strategy. Finally, we show that physiological and metabolic responses to drought stress are highly correlated, with stronger metabolic responses found in species that present a wider variation in leaf water status (drought-tolerant strategy). Our results support the use of our novel conceptual framework to better understand plant responses to drought in the context of accelerated climate change
Greenhouse Gastropods of the Hortus botanicus Leiden (Distribution) and other experiences in the Botanical Garden
Full text linkope
Greenhouse Gastropods of the Hortus botanicus Leiden (Distribution) and other experiences in the Botanical Garden
Full text linkOne problem, many solutions: investigating how plant physiology and metabolome shape plant water use and drought resistance strategies
No full textEls ecosistemes dominats per plantes llenyoses són importants reservoris de biodiversitat clau per regular les condicions climàtiques. Tot i això, la vegetació es veu greument amenaçada per les temperatures elevades i els canvis en els règims de precipitació causats pel canvi global, amb canvis potencialment dramàtics en la composició i el funcionament de la vegetació a nivell mundial, com esdeveniments de mortalitat forestal. S'ha reconegut que la sequera és un determinant clau del funcionament i la dinàmica de la vegetació, i cada vegada és més important comprendre com les plantes responen a l'estrès per identificar quines espècies són més vulnerables al canvi global.
Aquí utilitzem un marc conceptual nou per estudiar com les plantes responen a la sequera en què distingim explícitament entre l'exposició a l'estrès, els trets funcionals, les respostes fisiològiques i el metaboloma (incloent-hi el metabolisme primari i l’especialitzat). Apliquem aquest marc conceptual en el context d’un experiment de simulació de sequera amb 20 espècies de plantes llenyoses mediterrànies amb nivells contrastants de resistència a la sequera. Els nostres resultats mostren que els trets funcionals estan coordinats i interactuen significativament amb l'exposició de les plantes a l'estrès, modulant-ne les respostes fisiològiques a la sequera. Tot i presentar una regulació menys estricta de l'ús de l'aigua, sembla que les espècies resistents a la sequera són més capaces de mantenir la hidratació dels teixits foliars en condicions de sequera. A més, el metaboloma de la fulla està estretament vinculat a trets relacionats amb l'ús i l'assignació de recursos foliars, que van des d'espècies de fulla caduca que tenen fulles relativament més adquisitives fins a espècies de fulla perenne amb fulles relativament més conservatives. A més, les nostres dades apunten a la forta especificitat de les respostes fisiològiques i metabolòmiques de les diferents espècies a la sequera, en funció de l'estratègia de tolerància a la sequera de cada espècie. Finalment, mostrem que les respostes fisiològiques i metabòliques a l'estrès per sequera estan altament relacionades, i hi ha majors respostes metabòliques en espècies que presenten una variació més gran en l'estat hídric de les fulles (estratègia de tolerància a la sequera).
Els nostres resultats donen suport a l'ús del nostre nou marc conceptual per comprendre millor les respostes de les plantes a la sequera en el context del canvi climàtic accelerat.Los ecosistemas dominados por plantas leñosas son importantes reservorios de biodiversidad clave para regular las condiciones climáticas. Sin embargo, la vegetación se ve gravemente amenazada por las temperaturas elevadas y los cambios en los regímenes de precipitación causados por el cambio global, con cambios potencialmente dramáticos en la composición y funcionamiento de la vegetación a nivel mundial, como los eventos de mortalidad forestal. Se ha reconocido que la sequía es un determinante clave del funcionamiento y la dinámica de la vegetación, y cada vez es más importante comprender cómo las plantas responden al estrés para identificar qué especies son más vulnerables al cambio global.
Aquí, utilizamos un marco conceptual novedoso para estudiar cómo las plantas responden a la sequía en el que distinguimos explícitamente entre la exposición al estrés, los rasgos funcionales, las respuestas fisiológicas y el metaboloma (incluyendo el metabolismo primario y especializado). Aplicamos este marco conceptual en el contexto de un experimento de simulación de sequía con 20 especies de plantas leñosas mediterráneas con niveles contrastantes de resistencia a la sequía. Nuestros resultados muestran que los rasgos funcionales están coordinados e interactúan significativamente con la exposición de las plantas al estrés, modulando las respuestas fisiológicas de las plantas a la sequía. A pesar de presentar una regulación menos estricta del uso del agua, las especies resistentes a la sequía parecen ser más capaces de mantener la hidratación de los tejidos foliares en condiciones de sequía. Además, el metaboloma de la hoja está estrechamente vinculado a rasgos relacionados con el uso y la asignación de recursos foliares, que van desde especies de hoja caduca que tienen hojas relativamente más adquisitivas hasta especies de hoja perenne con hojas relativamente más conservativas. Además, nuestros datos apuntan a la fuerte especificidad de las respuestas fisiológicas y metabolómicas de las distintas especies a la sequía, en función de la estrategia de tolerancia a la sequía de cada especie. Finalmente, mostramos que las respuestas fisiológicas y metabólicas al estrés por sequía están altamente relacionadas, encontrándose mayores respuestas metabólicas en especies que presentan una mayor variación en el estado hídrico de las hojas (estrategia de tolerancia a la sequía).
Nuestros resultados respaldan el uso de nuestro novedoso marco conceptual para comprender mejor las respuestas de las plantas a la sequía en el contexto de cambio climático acelerado.Woody plant ecosystems are important biodiversity repositories key to regulating climatic conditions. However, vegetation is severely threatened by elevated temperatures and changes in precipitation regimes driven by global change, with potential dramatic worldwide changes in vegetation composition and functioning, such as forest dieback events. Drought has been recognised as a major driver of vegetation functioning and dynamics, and it is becoming increasingly important to understand how plants respond to stress to assess which species are more vulnerable to global change.
Here, we use a novel conceptual framework to study how plants respond to drought in which we explicitly distinguish between exposure to stress, functional traits, physiological and metabolomic responses (including primary and specialised metabolites). We apply this framework in the context of a drought simulation experiment with 20 Mediterranean woody plant species with contrasting levels of drought resistance. Our results show that functional traits are coordinated and significantly interact with plant exposure to stress in modulating plant physiological responses to drought. Despite presenting a less stringent regulation of water use, drought-resistant species appear better able to maintain tissue hydration under drought conditions. Moreover, the leaf metabolome is tightly linked to leaf resource use and allocation traits, ranging from deciduous species with relatively more acquisitive leaves to evergreen species with relatively more conservative leaves. Furthermore, our data point to the strong species-specificity of plant physiological and metabolomic responses to drought, following each species' drought tolerance strategy. Finally, we show that physiological and metabolic responses to drought stress are highly correlated, with stronger metabolic responses found in species that present a wider variation in leaf water status (drought-tolerant strategy).
Our results support the use of our novel conceptual framework to better understand plant responses to drought in the context of accelerated climate change.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ecologia Terrestr
- …
