The effect of UV-B and temperature on photoperiodic control of growth and bud set in Subalpine Fir (Abies lasiocarpa) and Norway Spruce (Picea abies)

Abstract

Perennial plants, such as Norway Spruce and Subalpine Fir synchronize their growth and dormancy to different environmental cues, mainly photoperiod, temperature and light quality. In several plant species the UV-B radiation is known to induce changes in plant morphology, such as a decrease in stem elongation, thicker leaves, and shorter petioles. Therefor, the effect of UV-B and temperature on photoperiodic control is an economically and ecologically important question. The aim of the study was to investigate the effects of the interaction between UV-B and day length on growth and winter bud development in Norway Spruce and Subalpine Fir. Earlier experiments indicate that temperature can modify the effects of day length, however no correlation between UV-B radiation and temperature has been studied under controlled conditions. Therefore the modifying responses to UV-B and day length by temperature were of interest in this present study, such as bud development, elongation growth and the depth of dormancy in Norway Spruce and Subalpine Fir. Previously studies in Norway Spruce have also discovered an up regulation of the gene FTL2 during short day. This up regulation leads to growth cessation, and later winter bud formation, and studied . The effects of UV-B on the up regulation of FTL2 were therefore investigated in Norway Spruce. In conclusion, no consistent effects of UV-B or temperature were discovered in this study on elongation growth in short day (SD) either Norway Spruce or Subalpine Fir. However. UV-B exposure in higher temperatures during SD delayed the bud set in both Norway Spruce and Subalpine Fir. In Subalpine Fir, seedlings exposed to higher temperatures during bud set had a delayed bud burst, i. e a deeper dormancy state. In Norway Spruce a three-way correlation effect was discovered where UV-B in higher temperatures during SD delayed the bud burst. The FTL2 gene was up regulated during SD in Norway Spruce, but there was no significant effect of UV-B on its expression. Finally, more studies on the effects of UV-B and temperature are necessary in both Subalpine Fir and Norway Spruce. Flerårige planter, slik som Norsk gran og Fjelledelgran synkroniserer deres vekst og vinterhvile til ulike signaler i naturen, hovedsakelig daglengde, temperatur og lyskvalitet. UV-B er kjent for å indusere endringer i plantens morfologi, for eksempel reduksjon i strekningsvekst, tykke blader og kortere petioler. Derfor er effekten av UV -B og temperatur på kontroll av fotoperiode et økonomisk og økologisk viktig spørsmål. Målet med dette studiet var å undersøke effekten av samspillet mellom UV -B og daglengde på vekst og knopputvikling i norsk gran og fjelledelgran. Tidligere forsøk har vist at temperatur kan endre effekten av daglengde, men ingen sammenheng mellom UV -B -stråling og temperatur har imidlertidig blitt undersøkt under kontrollerte forhold. Derfor var de modifiserende reaksjoner på UV - B og daglengde ved temperatur av interesse i dette studiet, for eksempel knopputvikling , lengdevekst og dybden av vinterhvile i norsk gran og fjelledelgran. Tidligere forsøk i norsk gran har også oppdaget en oppregulering av genet FTL2 under eksponering av kort dag . Denne oppreguleringen fører til veksthemning, og en forsinkelse i dannelsen av vinterknopp. Effektene av UV -B på oppregulering av FTL2 ble derfor undersøkt i norsk gran. Til konklusjon ble ingen konsistente effekter av UV -B eller temperatur oppdaget i denne studien i forhold til lengdevekst i kort dag (KD), verken i norsk gran eller fjelledelgran. Imidlertidig førte eksponering av UV -B i høyere temperaturer under KD til en forsinket knopputvikling i både norsk gran og fjelledelgran. I fjelledelgranen hadde frøplanter som var utsatt for høyere temperaturer under knoppdannelse, en forsinket knoppbrytning, dvs en dypere dvale. I norsk gran ble en en treveiskorrelasjon oppdaget, hvor effekten av UV -B i høyere temperaturer i SD forsinket knoppbrytningen . FTL2-genet ble oppregulert i SD i norsk gran, men det var ingen signifikant effekt av UV -B på i denne ekspresjonen. Avslutningsvis trengs det flere studier på effekten av UV -B og temperatur er nødvendig både på fjelledelgran og Norge Gran.