Comparison of flag leaf and ear photosynthesis with biomass and grain yield of durum wheat under various water conditions and genotypes

Photosynthetic activity of cereals has traditionally been studied using leaves, thus neglecting the role of other organs such as ears.Here, we studied the effects of water status and genotypes on the photosynthetic activity of the flag leaf blade and the ear of durum wheat.The various parameters related to the photosynthetic activity were analysed in relation to the total above-ground plant biomass and grain yield at maturity.Four local varieties plus two cultivars adapted to the semiarid areas of South Morocco were grown in pots in a greenhouse.Five different water treatments were maintained from the beginning of stem elongation to maturity, when shoot biomass and grain yield were recorded.The net photosynthesis (A), stomatal conductance (g s ) and transpiration (T) of the ear and the flag leaf were measured at anthesis.In both organs these factors decreased significantly with water deficit, whereas the A/T and A/g s ratios increased.The genotype effect was also significant for all traits studied.Whole-organ photosynthesis was much higher in the ear than in the flag leaf in well-watered conditions.As water stress developed, photosynthesis decreased less in the ear than in the flag leaf.Whole-ear photosynthesis correlated better than flag leaf photosynthesis with biomass and yield.Nevertheless, the relationships of the whole flag leaf with biomass and yield improved as the water stress became more severe, suggesting a progressive shift of yield from sink to source limitation.For all water regimes the ratios A/g s and A/T of the ear also showed a higher (negative) correlation with both biomass and yield than those of the flag leaf.The results indicate that the ear has a greater photosynthetic role than the flag leaf in determining grain yield, not only in drought but also in the absence of stress.durum wheat / ear / flag leaf / photosynthesis / yield / drought Résumé -Comparaison des relations entre photosynthèse de la feuille étendard et de l'épi avec la biomasse et le rendement en grain chez le blé dur sous différents régimes hydriques.Traditionnellement, lorsque l'activité de la photosynthèse de céréales est étudiée, l'importance est attribuée aux feuilles, négligeant ainsi le rôle d'autres organes comme l'épi.Ici, une étude comparative de l'effet du statut hydrique sur l'activité photosynthétique au niveau de la feuille étendard et de l'épi ainsi que leurs relations avec la biomasse totale aérienne et le rendement en grain à maturité a été menée chez le blé dur.Quatre variétés locales et 2 cultivars adaptés aux zones semi-arides du sud du Maroc ont été mis en croissance dans des pots en conditions de serre.Cinq différents régimes hydriques ont été instaurés du début de l'élongation des tiges jusqu'à maturité.La biomasse et le rendement en grain sont alors enregistrés.Des mesures de la photosynthèse nette (A), de la conductance stomatique (g s ) et de la transpiration (T) ont été effectuées au niveau de l'épi et de la feuille à l'anthèse.Pour les deux organes, on note une diminution de tous ces paramètres en condition de stress hydrique, alors que les rapports A/T et A/g s augmentent.L'effet du génotype a été significatif pour tous les caractères étudiés.En conditions irriguées, la photosynthèse de l'épi est beaucoup plus élevée que celle de la feuille.Au fur et à mesure que le stress hydrique se développe, la photosynthèse de l'épi diminue moins que celle de la feuille étendard.Indépendamment du niveau du stress appliqué, on note une meilleure corrélation de la photosynthèse de l'épi avec la biomasse et le rendement par rapport à celle notée avec la feuille étendard.Néanmoins, à mesure que le stress hydrique s'accentue, cette corrélation avec la feuille étendard s'améliore, suggérant un changement progressif de la limitation du rendement des organes « puit » aux organes « source ».Au niveau de l'épi, les rapports A/T et A/g s montrent aussi une meilleure corrélation que celles de la feuille étendard à la fois avec la biomasse et le rendement ; pour la plupart des régimes hydriques, la corrélation est négative.Ces résultats suggèrent l'importance du rôle photosynthétique de l'épi dans l'élaboration du rendement par rapport à celui de la feuille étendard, non seulement en conditions de sécheresse mais aussi son absence de stress.blé dur / épi / feuille étendard / photosynthèse / rendement / sécheresse