Down-regulation of PS II in needles of silver fir (Abies alba MILL.) seedlings growing under the canopy of European larch and Norway spruce

We studied the down-regulation of PS II in saplings of the shade tolerant tree Abies alba Mill. growing under light-permeable canopy of Larix decidua characterised by high canopy openness (ca 40%) and under dense canopy formed by Picea abies of low openness (ca 18%) in the Karkonosze National Park. The seasonal pattern of maximum (dark adapted) quantum yield of PS II (FV/Fm) during the 2001 season, as well as the diurnal course of quantum yield of PS II (ФPSII) in August 2002 were determined. In spring 2001, FV/Fm in fir needles was reduced in both stands but recovered during the summer to near optimal values. This early-season decline indicating a long term down-regulation of PS II was consistently stronger under Larix canopy. Diurnal variation of ФPSII in August 2002 closely and inversely tracked the incident light level, with the declines more pronounced under Larix, where light flecks were more frequent and intense. Recoveries of ФPSII were, however, immediate and thus no evidence of light-fleck induced photoinhibition was apparent. In response to comparable light intensity, however, down-regulation of PS II was higher under the canopy of Picea than under Larix (two- to three-fold difference in regression slopes), suggesting an acclimation to higher light in firs growing under the Larix canopy. Thus, two time scales of PS II down-regulation were evident: long-term, seasonal down-regulation related probably to temperature (interacting with light) and short-term diurnal down-regulation influenced mainly by light conditions.

Odwracalny proces fotoinhibicji w okresie wegetacyjnym i w ciągu dnia został zbadany przy zastosowaniu pomiarów fluoresceucji chlorofilu a w igłach bieżących przyrostów sadzonek jodły pospolitej (Abies alba MILL.) rosnących cztery lata pod okapem modrzewia europejskiego o wysokiej ażurowości (ca 40%) i okapem świerka pospolitego o niskiej ażurowości (ca 18%) w Karkonoskim Parku Narodowym. Wiosną, maksymalna wydajność kwantowa PS II (FV/Fm) w zaadoptowanych do ciemności igłach jodłowych była obniżona w obu drzewostanach, ale w ciągu lata powróciła do optymalnej wartości (powyżej 0,83). To przejściowe, jednak stosunkowo długotrwałe obniżenie Fv/Fm w ciągu roku świadczy o wystąpieniu fotoinhibicji, która w kwietniu i w czerwcu była silniejsza pod okapem modrzewia. Młode jodły w drzewostanie modrzewiowym były lepiej zaaklimatyzowane do światła niż w drzewostanie świerkowym. Wartości ФPSII w sierpniu 2002 malały wraz ze wzrostem poziomu światła. Większe obniżenie ФPSII nastąpiło w drzewostanie modrzewiowym, gdzie plamy świetlne (światło mozaikowe) występowały częściej i intensywniej. Nie stwierdzono jednak fotoinhibicji spowodowanej działaniem światła mozaikowego, gdyż obniżenie ФPSII było krótkotrwałe. W ciągu dnia sadzonki pod okapem świerka wykazały wyższe średnie godzinne wartości ФPSII. Przy takim samym poziomie światła, obniżenie wydajności PS II określone na podstawie porównania współczynników kierunkowych prostych regresji między wartościami PPFD a względnymi wartościami obniżenia wydajności PS II było jednak dwu- trzykrotnie większe (w zależności od zachmurzenia) pod okapem świerka, co wskazuje na większą podatność sadzonek rosnących w silnym ocienieniu na fotoinhibicję w porównaniu do tych, które były przystosowane do wysokiego poziomu światła pod okapem modrzewiowym. W igłach młodych jodeł rosnących pod okapem dojrzałych drzew stwierdzono dwa rodzaje obniżenia maksymalnej i rzeczywistej wydajności kwantowej PS II ze względu na ich występowanie w czasie i najważniejszy czynnik indukcji: długotrwałe, fotoinhibicyjne obniżenie wydajności PS II w ciągu roku spowodowane przez niskie temperatury powietrza oraz krótkotrwałe obniżenie wydajności PS II w ciągu dnia regulowane głównie przez promieniowanie świetlne docierające do dna lasu przez okap drzewostanu.