The Effect of Pine Mistletoe (Viscum album L. subsp. austriacum (Wiesb.) Vollman) on Wood Anatomy of Scots Pine (Pinus sylvestris L.)

Abstract

Mistletoe is a hemiparasitic evergreen angiospermae shrub, growing on trunk and branches of the host. It uses root like structures, called haustorium, penetrating into xylem of trunk and branches. They take up water and nutrients from host trees and use them in the process of photosynthesis. It causes substantial morphological and anatomical changes in the host plants. The objective of this study is to determine the effect of Viscum album L. subsp. austriacum (Wiesb.) Vollman (pine mistletoe) on the wood anatomical features of Pinus sylvestris (scots pine). In this regard, a total of twenty trees (5 uninfected and 15 infected) was selected form a pure scots pine forest in Torul district, in Gümüşhane vilayet. Transverse, radial and tangential sections were obtained from wood discs taken from the sampled trees. Using the permanent preparations, the wood anatomical features analyzed were; number of tracheid (per mm²), tracheid radial and tangential lumen diameter, tracheid lumen area, double wall thickness for both early and late wood tracheid, tracheid length, ray height and width and the number of rays (per mm). The anatomical features were measured using an image processing software integrated with digital photomicroscope. Results showed that there was a great variation in the wood anatomical features of mistletoe-infected trees as compared to those in uninfected trees. The range of the variation was between 18,46 and 81,68%.

Keywords

• Wood anatomy
• Tracheid
• Wall Thickness
• Rays
• Torul

Viscum album L. subsp. austriacum (Wiesb.) Vollman (Çam ökse otu)'un Pinus sylvestris L. (Sarıçam)'in Odun Elemanlarına Etkisi

Abstract

Ökse otları herdem yeşil, yarı parazit angiosperm bitkileridir. Ağaçların dal ve gövde gibi kısımların da haustorium adı verilen kök benzeri yapılarını kullanarak konukçusunun ksilemine nüfuz ederler. Bu sayede konukçunun topraktan aldığı su ve mineral maddelerini alarak kendi fotosentezlerini yapabilmektedirler. Ökse otları konukçusu olduğu ağaçlarda önemli morfolojik ve anatomik değişikliklere sebep olurlar. Bu çalışmanın amacı; Viscum album L. subsp. austriacum (Wiesb.) Vollman (çam ökse otu)’un Pinus sylvestris L. (Sarıçam)’in odun elemanları üzerine olan etkilerinin nicel olarak belirlenmesidir. Bu amaçla Gümüşhane ili, Torul Orman İşletme Müdürlüğü sınırları içinde, Sarıçam’ın doğal yayılış gösterdiği ormanlık alanlardan çam ökse otu bulaşmış ve bulaşmamış toplam 20 adet ağaç (5 kontrol, 15 bulaşık) belirlenmiştir. Belirlenen bu ağaçların gövdelerinden alınan odun disklerinden enine, boyuna radyal ve boyuna teğetsel yönde kesitler alınmış ve gerekli preparasyon işlemleri yapılmıştır. Hazırlanan daimi preparatlar üzerinde odun örneklerine ait anatomik parametrelere ilişkin; ilkbahar ve yaz odunu boyuna traheit çift çeper kalınlıkları, ilkbahar ve yaz odunu boyuna traheit lümen (alanları, teğet çapları ve radyal çapları), özışını (genişlikleri, yükseklikleri ve 1 mm’deki sayıları), 1 mm²’deki boyuna traheit sayıları ve boyuna traheit uzunluklarına ilişkin ölçüm ve sayımlar yapılmıştır. Ölçümler foto mikroskoba bağlı görüntü analiz sistemi yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Ölçülen özellikler arasında kontrol örneklerine kıyasla bulaşık olan örneklerde, anatomik parametrelerde %18,46 ile %81,68 arasında bir değişimin olduğu belirlenmiştir. 

Keywords

• Odun anatomisi
• Traheit
• Çeper kalınlığı
• Öz ışını
• Torul

References

1. [1] A. G. Miller, “Loranthaceae. In: Davis PH (ed.). Flora of Turkey and the East Aegean Islands,” Edinburg University Press, vol. 7, pp. 547, 1982.
2. [2] D. Zuber, “Biological flora of central Europe: Viscum album L.,” Flora, vol. 199, no. 3, pp. 181-203, 2004.
3. [3] G. Glatzel, “Mineral Nutrition and Water Relations of Hemiparasitic Mistletoes a Question of Partitioning Experiments with Loranthus europaeus on Quercus petraea and Quercus robur,” Oecologia, vol.56 no.2-3, pp.193-201, 1983.
4. [4] K. U. Tennakoon and J. S. Pate, “Effects of parasitism by a mistletoe on the structure and functioning of branches of its host,” Plant Cell and Environment, vol.19, no. 5, pp. 517-528, 1996.
5. [5] M. Popp and A. Richter, “Ecophysiology of Xylem-Tapping Mistletoes,” Progress in Botany: Genetics Cell Biology and Physiology Ecology and Vegetation Science, Berlin, Heidelberg: pp. 659-674, 1998.
6. [6] D. M. Watson, “Mistletoe - A keystone resource in forests and woodlands worldwide,” Annual Review of Ecology and Systematics, vol. 32, pp.219-249, 2001.
7. [7] L., Teixeira-Costa and G. Ceccantini, “Embolism increase and anatomical modifications caused by a parasitic plant: (Santalaceae) on (Anacardiaceae)” IAWA Journal, vol. 36, no. 2, pp. 138-151, 2015.
8. [8] I. Ullmann, O. L. Lange, H. Ziegler, J. Ehleringer, E. D. Schulze and I. R. Cowan, “Diurnal Courses of Leaf Conductance and Transpiration of Mistletoes and Their Hosts in Central Australia,” Oecologia, vol. 67, no. 4, pp. 577-587, 1985.

9. [9] R. L. Mathiasen, D. L. Nickrent, D. C. Shaw and D. M. Watson, “Mistletoes: Pathology, systematics, ecology, and management,” Plant Disease, vol. 92, no. 7, pp. 988-1006, 2008.
10. [10] G. Glatzel and B.W. Geils, “Mistletoe ecophysiology: host-parasite interactions,” Botany-Botanique, vol. 87, no. 1, pp. 10-15, 2009.
11. [11] F. G. Hawksworth and D. Wiens, “Dwarf mistletoes: Biology, pathology, and systematics,” Washington, D.C., U.S: Department of Agriculture Forest Service, 1996, pp. 130.
12. [12] E. Bilgili, M. Öztürk, K.A. Coşkuner, B. Serdar, İ. Baysal ve Y. Usta, “The Effect of Mistletoe on Vertical Resin Duct Density of Scots Pine Wood,” International Conferance on Agriculture, Forest, Food Sciences and Technologies, Cappadocia, Turkey, 2017, p. 623.
13. [13] H. Ulusoy, N. Ay ve H. Peker, “Ökseotu (Viscum album L.)’nun Sarıçam Odununun Bazı Mekanik Özelliklerine Etkisi,” Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi, c. 10, s. 2, ss. 15-22, 2017.
14. [14] MGM, Gümüşhane meteoroloji istasyonu, 1926-2016 yılları arası meteorolojik veriler, 2017.
15. [15] Z. Gerçek, Doğu Karadeniz Bölgesindeki Egzotik Gymnospermae (Açık Tohumlular) Taksonlarının Odun Atlası, Trabzon, Türkiye: KTÜ Basımevi, 2011, ss. 1.
16. [16] N. Merev, Doğu Karadeniz Bölgesindeki Doğal Angiospermae Taksonlarının Odun Anatomisi, Trabzon, Türkiye: KTÜ Basımevi, 1998, ss. 9-12.
17. [17] E. Ives, A Guide to Wood Microtomy: Making Quality Microslides of Wood Sections, Ipswich, United Kingdom, 2001.
18. [18] D. Normand, “Manuel d'identification des bois commerciaux,” Tome 1, Généralités, Nogent-sur-Marne, France: Gerdat-Ctft, 1972.
19. [19] E. Mork, “Die Qualität des Fichtenholzes unter besonderer Rücksichtnahme auf Schleif- und Papierholz,” Der Papier-Fabrikant, vol. 26, pp. 741-747, 1928.
20. [20] M.P. Denne, “Definition of Latewood According to Mork (1928),” Iawa Bulletin, vol. 10, no.1, pp. 59-62, 1989.
21. [21] SPSS, I. C. (2013). IBM SPSS Statistics for Windows, Version 22.0. Armonk, NY: IBM Corp.
22. [22] K., Wilson and D. J. B. White, The anatomy of wood: its diversity and variability, London, England: Stobart & Son Ltd., 1986.
23. [23] A. Rigling, B. Eilmann, R. Koechli and M. Dobbertin, “Mistletoe-induced crown degradation in Scots pine in a xeric environment,” Tree Physiology, vol.30, no.7, pp. 845-852, 2010.
24. [24] P. Baas and F. H. Schweingruber, “Ecological Trends in the Wood Anatomy of Trees, Shrubs and Climbers from Europe,” Iawa Bulletin, vol.8, no. 3, pp. 245-274, 1987.
25. [25] L. Corcuera, J. J. Camarero and E. Gil-Pelegrin, “Effects of a severe drought on Quercus ilex radial growth and xylem anatomy,” Trees-Structure and Function, vol. 18, no.1, pp. 83-92, 2004.
26. [26] B. Eilmann, R. Zweifel, N. Buchmann, P. Fonti and A. Rigling, “Drought-induced adaptation of the xylem in Scots pine and pubescent oak,” Tree Physiology, vol. 29, no. 8, pp.1011-1020, 2009.
27. [27] P. W. Rundel and R. E. Stecker, “Morphological adaptations of tracheid structure to water stress gradients in the crown of Sequoiadendron giganteum,” Oecologia, vol. 27, no.2, pp. 135-139, 1977.
28. [28] M. Arend, and J. Fromm, “Seasonal change in the drought response of wood cell development in poplar,” Tree Physiology, vol.27, no.7, pp. 985-992, 2007.
29. [29] S. Mutlu, V. İlhan and H.İ. Türkoğlu, “Mistletoe (Viscum album) infestation in the Scots pine stimulates drought-dependent oxidative damage in summer,” Tree Physiology, vol. 36, no. 4, pp. 479-489, 2016.
30. [30] L. Srivastava and K. Esau, “Relation of Dwarfmistletoe (Arceuthobium) to Xylem Tissue of Conifers .1. Anatomy of Parasite Sinkers and Their Connection with Host Xylem,” American Journal of Botany, vol. 48, no. 2, pp.159-167, 1961.
31. [31] D. D. Piirto, D. L. Crews and H. E. Troxell, “The Effects of Dwarf Mistletoe on The Wood Properties of Lodgepole Pine,” Wood and Fiber Sicience, vol. 6, no. 1, pp. 26, 1974.