DOI: 10.1051/agro:2001116

Agronomie 21 (2001) 179-192

An improved method to measure spatial variation in root respiration: application to the taproot of a young peach tree Prunus persica

Luc P.R. Bidel^a, Pierre Renault^b, Loïc Pagès^c and Louis Marie Rivière<sup>a

a</sup>  INRA, 42 rue Georges Morel, BP 57, 49071 Beaucouzé, France
^b  INRA, Unité de Science du Sol, Domaine St-Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon Cedex 9
^c  Unité d'Écophysiologie et Horticulture, Domaine St-Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon Cedex 9, France

(Received 27 March 2000; revised 1 December 2000; accepted 14 December 2000)

Abstract
This paper presents an improved method to measure the local root respiration, by suspending them in a gel which could be sampled using an oxygen microelectrode. The effect of gel type on the oxygen diffusion and on transport of oxygen from the shoot to the root was studied. The local root respiration rates were estimated by fitting models for oxygen diffusion and consumption to the measured oxygen profile data obtained with the microelectrodes. The best fits to our experimental data were obtained with a model which describes oxygen radial diffusion, root consumption, and microbial consumption that declines with distance from the root. We applied this method along the taproot of Prunus persica (L.) Batsch. Local respiration level was consistent with root system respiration rate estimated in other plants of similar age and dimension, as measured by conventional gas chromatography. In accordance with published results, which have only been reported on primary structure respiration, the specific respiration rate was at a maximum in the elongating apical zone; it then decreased with distance from the root tip up to the root hair zone, where it increased.

Résumé
Une méthode améliorée de mesure de la respiration racinaire : application au pivot d'un jeune pêcher, Prunus persica. Cet article propose une méthode de mesure locale de la respiration adaptée aux racinaires. Les racines sont incluses dans un gel d'agar permettant une mesure du gradient de concentration en oxygène à leur surface à l'aide d'une microélectrode. L'influence de la concentration du gel sur la diffusion de l'oxygène et l'influence des transferts longitudinaux à l'intérieur des racines sont analysées. L'intensité respiratoire locale est déduite de l'ajustement d'un modèle de diffusion et de consommation au profil de concentration en oxygène mesuré par la microélectrode. Les meilleurs ajustements sont obtenus quand le modèle décrit la diffusion dans le gel, la respiration racinaire, et une respiration microbienne autour des racines qui décline en s'en éloignant. Cette méthode a été utilisée pour mesurer l'intensité respiratoire de l'ensemble d'un pivot de Prunus persica (L.) Batsch. Les valeurs d'intensité respiratoire mesurée selon cette méthode locale sont en accord avec celles établies par chromatographie gazeuse pour l'ensemble de systèmes racinaires similaires. En accord avec les résultats publiés qui se limitaient à la zone en structure primaire, l'intensité respiratoire a présenté un maximum dans la zone apicale en croissance, suivi d'un minimum, avant un retour à une valeur élevée dans la zone pilifère.

Key words: root respiration / microbial respiration / microelectrode / oxygen / rhizosphere / Prunus persica

Mots clés : respiration racinaire / respiration microbienne / microélectrode / oxygène / rhizosphère / Prunus persica

Correspondence and reprints: Pierre Renault
    e-mail: renault@avignon.inra.fr

Communicated by Peter Millard (Aberdeen, UK)

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