Low apoplastic water potential in trees - dehydration stress on living cells and embolism in xylem

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, metsatieteiden laitos fi
dc.contributor Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten, institutionen för skogsvetenskaper sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences en
dc.contributor.author Lindfors, Lauri fi
dc.date.accessioned 2017-04-03T05:18:00Z fi
dc.date.accessioned 2017-04-07T06:08:03Z
dc.date.available 2017-04-11 fi
dc.date.available 2017-04-03T05:18:00Z fi
dc.date.available 2017-04-07T06:08:03Z
dc.date.issued 2017-04-21 fi
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-651-560-4 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/178896 fi
dc.description.abstract Low apoplastic water potentials can affect trees by decreasing the hydraulic conductivity of xylem due to embolism and by causing dehydration stress in living cells. Low apoplastic water potentials regularly occur in trees during summer and winter. These can either be caused by loss of water due to transpiration or by freezing due to the chemical properties of ice. In this thesis the effects of low apoplastic water potential on trees were studied by causing low water potentials with three different methods: desiccation, freezing and by adjusting the osmotic concentration of xylem sap. Tree responses in this thesis were measured with stem diameter changes, leaf gas exchange, tree temperature and xylem water potential. Living parenchyma cells are thought to have negligible effect on xylem diameter changes but this thesis shows that the role of parenchyma can, in fact, be much more significant. Evidence for the major role of parenchyma cells in the diameter changes of frozen xylem also supported the theory of extracellular freezing. Furthermore, mesophyll cells were shown to react to freezing with a rapid depression of photosynthesis. It was also studied how a pressure increase in the xylem conduits, resulting from low water potentials, affects tree water relations during embolism formation and ice propagation. A gas burst was detected emerging from the tree stem during freezing. A decrease in the amount of gases in the xylem conduit can benefit trees in avoiding winter embolism. It was also experimentally confirmed that the formation of embolism in trees can temporarily even help relieve water stress due to the so called ´capacitive effect´. Low apoplastic water potential affects both the xylem and living cells in trees, and the interconnectedness of these responses are also shown in this thesis. en
dc.description.abstract Puiden toiminta muuttuu kun veden määrä niissä vähenee. Veden määrän vähetessä elävät solut puun sisällä voivat kokea kuivuus stressiä ja puun kyky kuljettaa vettä vähenee kun ksyleem-solukkoon alkaa kertymä ilmaa ilmiössä, jota kutsutaan embolisaatioksi. Veden määrä vähenee puissa niiden kokiessa kuivuutta tai kun ne jäätyvät. Jäätymisen tapauksessa, nestemäisen veden määrä puun sisällä alenee tyypillisesti erittäin nopeasti jäätymisen alettua ja jään kemiallisista ominaisuuksista johtuen jää myös kuivattaa eläviä soluja erittäin tehokkaasti vetämällä nestemäistä vettä puoleensa. Veden liikettä puissa kuvataan usein vesipotentiaalin avulla. Vesipotentiaali alenee paineen laskiessa ja osmoottisen konsetraation noustessa, josta seuraa että vesi kulkee kohti alhaisempaa vesipotentiaalia. Tässä väitöskirjassa pyrittiin ymmärtämään vesipotentiaalin vaikutuksia puiden elävin soluihin ja ksyleemin hydrauliseen vedenjohtavuuteen, alentamalla vesipotentiaalia; kuivuuden ja jäädyttämisen keinoin ja nostamalla osmoottista potentiaalia apoplastisessa tilassa. Apoplastisella tilalla tarkoitetaan tilaa joka käsittä ksyleemin putkilot ja muun tilan elävien solujen ulkopuolella. Vaikutuksia tutkittiin käyttämällä läpimitanmuutos-, lämpötila- ja kaasunvaihtomittauksia. Alhaisen vesipotentiaalien vaikutuksia eläviin soluihin tutkittiin ksyleemin parenkyymi- ja lehtien mesofyllisolujen tapauksessa. Puiden paksuuskasvua ja veden kuljetusta on tutkittu paljon mittaamalla rungon läpimitanmuutoksia ajan suhteen. Parenkyymisoluilla on yleisesti uskottu olevan vain marginaalinen vaikutus läpimitanmuutoksiin, mutta tämän väitöskirjan tuloksista ilmenee että niillä on merkittävä vaikutus, erityisesti puiden jäätyessä. Mesofyllisoluissa tapahtuvan fotosynteesin tiedetään alentuvan lämpötilan painuessa nolla asteen alapuolelle. Tässä väitöskirjassa näytetään ensimmäistä kertaa miten fotosynteesi nopeus alenee nopeasti jäätymisen alettua puissa ja kuinka se tapahtuu samaan tahtiin elävien solujen kokeman kuivuusstressin kanssa. Väitöskirjassa tutkittiin myös alhaisen vesipotentiaalin, embolisaation ja jäätymisen vaikutuksia ksyleemin hydrauliseen johtavuuteen ja puiden kykyä havaita ja aktiivisesti kontrolloida embolisaation kehittymistä. Väitöskirja paljasti kuinka jäätyminen ja embolisaatio voi saada aikaan paineen nousuja ksyleemissä, jolla voi olla pitkäkestoisia seurauksia puiden toimintaan ja ksyleemin hydrauliseen konduktanssiin ja joilla voi olla myös suuria ekologisia seurauksia. Kaiken kaikkiaan väitöskirja osoitti miten vesipotentiaalin ja sen vaikutusten keskinäinen suhde ei ole niin yksinkertainen ja lineaarinen kun tieteen alalla on yleisesti ymmärretty. fi
dc.format.mimetype application/pdf fi
dc.language.iso en fi
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-651-561-1 fi
dc.relation.isformatof Helsinki: Finnish Society of Forest Science, 2017, Dissertationes Forestales. 2323-9220 fi
dc.relation.ispartof Dissertationes Forestales fi
dc.relation.ispartof URN:ISSN:1795-7389 fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject metsätieteet fi
dc.title Low apoplastic water potential in trees - dehydration stress on living cells and embolism in xylem en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Hölttä, Teemu fi
dc.ths Juurola, Eija fi
dc.ths Lintunen, Anna fi
dc.opn Katul, Gabriel fi
dc.type.dcmitype Text fi

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
low_apop.pdf 949.4Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record