Water storage and transport in leaves of vesselless trees in the temperate rainforest of south-central Chile Translated title: Almacenamiento y transporte de agua en hojas de árboles sin vasos del bosque templado lluvioso del centro-sur de Chile

Abstract

ABSTRACT According to a common hypothesis, some of the epidermal structural features in the leaves of tracheid-bearing plants “offset” low specific conductivity of vesselless wood. The data concerning this issue is contradictory, which can be explained by the fact that leaf water relations depend not only on the epidermis structure, but also on the structure of other leaf tissues. In the current study we aimed to evaluate the diversity of water transport systems in the leaves of tracheid-bearing woody plants in the temperate rainforest of south-central Chile. For this purpose, we collected leaves of four Podocarpaceae and two Winteraceae species in natural habitats, examined their leaf anatomy using light and transmission electron microscopy, measured the quantitative characters and analyzed the data using principal component analysis. Leaves of the studied species differ in the mesophyll and xylem anatomy. Four species have features that accelerate water transport through the leaf tissues via the apoplast (Prumnopitys andina), accessory transfusion tissue (Podocarpus saligna) and a network of veins (Drimys species). On the contrary, the leaves of Saxegothaea conspicua and Podocarpus nubigena accumulate water in water-storage tissue (hydrenchyma), but their ecology suggest that hydrenchyma is not an adaptation to environmental conditions. The obtained data indicate the existence of different ways of water delivery to the photosynthetic tissue in the leaves of vesselless plants. In the case of insufficient water supply through the tracheids, hydrenchyma is likely to maintain hydration of the leaves.

Translated abstract

RESUMEN De acuerdo con una hipótesis común, algunos rasgos estructurales en las hojas de plantas portadoras de traqueidas “compensan” la baja conductividad específica del leño sin vasos. La información sobre este tema es contradictoria, lo que puede explicarse por el hecho de que las relaciones hídricas en las hojas no dependen solo de los rasgos estructurales, sino también de la estructura de otros tejidos foliares. En este estudio nuestro objetivo fue evaluar la diversidad de los sistemas de transporte de agua en las hojas de plantas leñosas portadoras de traqueidas en especies del bosque templado lluvioso del centro sur de Chile. Para esto recolectamos hojas de cuatro especies de Podocarpaceae y dos Winteraceae en hábitats naturales, estudiamos su anatomía foliar mediante microscopía de luz y electrónica de transmisión, determinamos caracteres anatómicos cuantitativos y analizamos los datos usando análisis de componentes principales. Las hojas de las especies analizadas se diferencian en la anatomía del mesófilo y xilema. Cuatro especies tienen rasgos que aceleran el transporte de agua a través de los tejidos foliares mediante el apoplasto (Prumnopitys andina), el tejido de transfusión accesorio (Podocarpus saligna) y la red de venas (especies de Drimys). Por el contrario, las hojas de Saxegothaea conspicua y Podocarpus nubigena acumulan agua en el tejido de almacenamiento de esta (hidrénquima), pero su ecología sugiere que el hidrénquima no es una adaptación a las condiciones ambientales. Los datos obtenidos indican la existencia de diferentes formas de suministro de agua al tejido fotosintético en las hojas de plantas sin vasos. En el caso de que el suministro de agua a través de traqueidas sea insuficiente, es posible que el hidrénquima mantenga la hidratación de las hojas.