Důsledky mechanického poškození kůry pro rozvoj embolie v xylému dřevin

Bc. Kamila Pokorná

Master's thesis

Consequences of bark mechanical damage for embolism formation in the xylem of woody species

Abstract:

Dálkový transport v xylému je klíčový pro růst, vývoj a přežití cévnatých rostlin. Během působení intenzivního sucha může být tento proces narušen v důsledku vzniku embolie, jejíž rozvoj a šíření negativně ovlivňuje transportní kapacitu xylému. Kůra dřevin se u orgánů se sekundární stavbou podílí na řadě ochranných mechanismů, které šíření embolie pomáhají předcházet nebo transport v xylému následně obnovit. Práce objasňuje důsledky mechanického odstranění kůry (v rozsahu 30 % obvodu větve) na rozvoj a šíření embolie v xylému a zásobování distálních částí větví u dvou druhů temperátních dřevin (Acer platanoides, Prunus avium) z krátkodobého (v řádu hodin) i delšího (v řádu dnů) časového hlediska. Výsledky hydraulických měření a identifikace funkčních cév xylému pomocí barvení ukázaly, že odstranění kůry v takovémto rozsahu mělo jen malý vliv na rozvoj embolie a ztrátu transportní kapacity xylému. Šestidenní expozice podmínkám sucha vedla u obou druhů jen k minimální ztrátě hydraulické vodivosti xylému (max. o 5 % vyšší) a plochy funkčního xylému (o 2–5 %) v porovnání s kontrolou. K šíření embolie docházelo typicky jen v bezprostřední blízkosti odstranění kůry v oblasti posledního letokruhu. Odstranění kůry nevedlo ani k významnému ovlivnění vodního potenciálu listů, průduchové vodivosti ani rychlosti asimilace CO2 listů v distálních částech větví. Výsledky této práce ukazují, že odstranění relativně malé části kůry terminálních větví nevede k masivnímu šíření embolie a nepředstavuje tak pro testované druhy stromů ve zvoleném časovém horizontu bezprostřední nebezpečí ztráty transportní kapacity xylému.

Abstract:

Long-distance xylem transport is essential to the growth, development and survival of vascular plants. During intense drought stress, xylem transport can be disrupted due to the formation of embolism which negatively affects the transport capacity of the xylem. In organs with secondary structure, the bark is involved in numerous mechanisms contributing to embolism avoidance and recovery of xylem transport after drought. This thesis clarifies the implications of mechanical bark removal (within 30 % of the branch perimeter) for the formation of embolism in the xylem and water delivery to the distal parts of branches of two temperate woody species (Acer platanoides, Prunus avium) on short-term (within hours) and longer-term basis (within days). The results of xylem hydraulic conductivity measurements and analyses of functional xylem area by dye perfusion showed that bark removal had only a minimal effect on the formation of embolism and loss of xylem transport capacity. Six-day-long exposure to drought conditions resulted in only minimal loss of xylem hydraulic conductivity (max. 5 % higher) and loss of functional xylem area (by 2-5 %) in both species compared to control samples. The embolism spread was typically restricted to the vicinity of bark removal within the last annual ring. Bark removal had no significant effects on midday leaf water potential, as well as stomatal conductance and CO2 assimilation rates of leaves in distal branch regions. Results of this thesis indicate that the removal of a relatively small portion of the bark in terminal branches does not lead to a massive spread of embolism and thus does not represent an immediate threat of loss of xylem transport capacity to the examined trees over the selected time frame.

Keywords

xylém, embolie, kůra, listnaté dřeviny, mechanické poškození, embolism, bark, broadleaf trees, mechanical damage

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 1. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 9. 2. 2023
• Supervisor: RNDr. Radek Jupa, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Plant Biology / Experimental Plant Biology