Combined effects of ozone and drought stress on the emission of biogenic volatile organic compounds from Quercus robur L.
Effets combinés de l'ozone et du stress dû à la sécheresse sur les émissions de composés organiques volatils biogènes de Quercus robur L.
Résumé
Abstract. Drought events are expected to become more frequent with climate change. To predict the effect of plant emissions on air-quality and potential feedback effects on climate, the study of biogenic volatile organic compound emissions under stress is of great importance. Trees can often be subject to a combination of abiotic stresses, for example due to drought or ozone. Even though there is a large body of knowledge on individual stress factors, the effects of combined stressors are not much explored. This study aimed to investigate changes of biogenic volatile organic compound emissions and physiological parameters in Quercus robur L. during moderate to severe drought in combination with ozone stress. Results show that isoprene emissions decreased while monoterpene and sesquiterpene emissions increased during the progression of drought. Exposing plants additionally to ozone, resulted in faster stomatal closure partially mitigating drought stress effects. Evidence of this was found in enhanced green leaf volatiles in trees without ozone fumigation indicating cellular damage. In addition we observed an enhancement in Methyl Salicylate emissions in trees with ozone treatment. Individual plant stress factors are not necessarily additive and atmospheric models should implement stress feedback loops to study regional scale effects.
Les épisodes de sécheresse devraient devenir plus fréquents avec le changement climatique. Pour prédire l'effet des émissions des plantes sur la qualité de l'air et les effets de rétroaction potentiels sur le climat, l'étude des émissions de composés organiques volatils biogéniques sous stress est d'une grande importance. Les arbres peuvent souvent être soumis à une combinaison de stress abiotiques, par exemple dus à la sécheresse ou à l'ozone. Même s'il existe un vaste corpus de connaissances sur les facteurs de stress individuels, les effets des facteurs de stress combinés ne sont pas beaucoup explorés. Cette étude visait à étudier les changements des émissions de composés organiques volatils biogènes et des paramètres physiologiques chez Quercus robur L. pendant une sécheresse modérée à sévère en combinaison avec un stress lié à l'ozone. Les résultats montrent que les émissions d'isoprène ont diminué tandis que les émissions de monoterpène et de sesquiterpène ont augmenté pendant la progression de la sécheresse. L'exposition des plantes à l'ozone a entraîné une fermeture stomatique plus rapide, atténuant en partie les effets du stress dû à la sécheresse. La preuve de ceci a été trouvée dans les matières volatiles vertes améliorées dans les arbres sans fumigation à l'ozone indiquant des dommages cellulaires. De plus, nous avons observé une augmentation des émissions de salicylate de méthyle dans les arbres traités à l'ozone. Les facteurs de stress des plantes individuelles ne sont pas nécessairement additifs et les modèles atmosphériques devraient mettre en œuvre des boucles de rétroaction des contraintes pour étudier les effets à l'échelle régionale.