Growth of five hybrid poplar genotypes exposed to interacting elevated CO2 and O3

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Abstract

A wide variety of hybrid poplar clones are being introduced for intensive culture biomass production, but the potential clonal or genotypic response to increasing tropospheric carbon dioxide (CO2), ozone (O3), and their interactions are unknown. To study these effects, we exposed five different hybrid Populus clones to increased concentrations of CO2, O3, and CO2 + O3 in open-top chambers for one growing season and determined growth responses. Exposure to elevated CO2 increased height growth, dry mass, and basal area; exposure to O3 decreased all three of these growth responses. Exposure impact differed among the different plant parts (leaf, stem, and roots) and among the clones. These differences were associated with different growth strategies or carbon allocation patterns inherent in the different clones. The fastest growing clones had the greatest response to O3 treatment. The addition of CO2 to the O3 exposure counteracted the negative impact of O3 in all plant components except leaf mass (e.g., CO2 + O3 plant mass equaled control plant mass) in all of the clones. But correspondingly, added O3 negated increased growth from CO2. Genetic variation in response to atmospheric pollutants must be considered even in closely related genotypes found in Populus culture.

Une grande variété de clones de peupliers hybrides sont introduits pour la production de biomasse en culture intensive mais leurs réactions clonale ou génotypique potentielles face à l'augmentation du dioxyde de carbone (CO2) et de l'ozone (O3) dans la troposphère ainsi qu'aux interactions entre CO2 et O3 sont inconnues. Dans le but d'étudier ces effets, nous avons exposé cinq clones différents de peupliers hybrides à des concentrations élevées de CO2, de O3 et de CO2 + O3 dans des chambres à ciel ouvert pendant une saison de croissance et nous avons mesuré les effets sur leur croissance. L'exposition à une quantité élevée de CO2 a augmenté la croissance en hauteur, en masse sèche et en surface terrière; l'exposition à une concentration élevée de O3 a réduit tous ces paramètres de croissance. L'impact de l'exposition variait selon la partie de la plante (feuilles, tige et racines) et selon le clone. Ces différences étaient associées à différentes stratégies de croissance ou patrons d'allocation du carbone inhérents aux différents clones. Les clones qui croissaient le plus vite ont réagi le plus à une exposition à O3. L'addition de CO2 lors de l'exposition à O3 a contrecarré l'impact négatif de O3 dans toutes les parties de la plante excepté dans le cas de la masse des feuilles (ex., la masse des plants exposés au CO2 + O3 était égale à la masse des plants témoins) chez tous les clones. Mais à l'inverse, l'addition de O3 éliminait l'augmentation de croissance provoquée par le CO2. La variation génétique dans la réaction aux polluants atmosphériques doit être considérée même chez les génotypes étroitement reliés qu'on retrouve dans la culture du peuplier.

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