Les conifères à feuilles persistantes font face à un défi unique en hiver : il fait trop froid pour la photosynthèse, mais leurs feuilles absorbent encore l'énergie lumineuse. Cela peut être dangereux pour les tissus foliaires si l'énergie lumineuse absorbée n'est pas dissipée. Les plantes peuvent se débarrasser de l'excès d'énergie lumineuse absorbée par les complexes de collecte de lumière grâce à le cycle de la xanthophylle, un pigment appelé violaxanthine (qui absorbe l'énergie lumineuse pour une utilisation dans la photosynthèse) est convertie en zéaxanthine (qui convertit l'énergie lumineuse en chaleur) dans des conditions d'éclairage stressantes. Les conifères ont à la fois une forme de dissipation d'énergie rapidement et lentement réversible (via le cycle de la xanthophylle) pour le stress hivernal, et la forme rapide se désengage au-dessus de 0 ° C, tandis que la forme lente se maintient tout au long de l'hiver.
Dans un récent article paru dans Physiologie des arbres, Ryan Merry et ses collègues (2017) a cherché à déterminer comment deux conifères à feuilles persistantes, le pin blanc (Pinus strobus) et l'épinette blanche (Picea glauca), récupérer du stress hivernal. Pour examiner la récupération, ils ont coupé des branches d'arbres tout au long de l'hiver, les ont ramenées à l'intérieur et ont observé comment la biochimie des feuilles changeait sous des températures plus chaudes. Ils ont découvert que le pin prenait jusqu'à trois fois plus de temps que l'épicéa pour récupérer sa fonction photosynthétique. La forme rapide de dissipation d'énergie n'était évidente que dans un cas pour le pin, mais dans tous les cas pour l'épinette, démontrant que le pin peut être plus dépendant du mécanisme lent de récupération photosynthétique que l'épinette. Ces différences entre le pin et l'épinette étaient également associées à des changements dans l'état de phosphorylation des principales protéines photosynthétiques. DéphosphorylationLa déphosphorylation, qui consiste en l'élimination d'un groupe phosphate d'une protéine, est un processus utilisé pour réguler la fonction protéique sur des échelles de temps courtes à longues. Étant donné que la déphosphorylation des complexes de captation de la lumière était plus rapide chez l'épicéa que chez le pin, les auteurs émettent l'hypothèse que ce processus pourrait réguler la composante rapidement réversible de la dissipation d'énergie chez les conifères à feuilles persistantes.
Puisque l'épinette blanche peut réagir plus rapidement que le pin blanc à la récupération après un stress hivernal, cela pourrait lui permettre de la supplanter, en permettant une croissance plus importante et plus précoce au printemps. Ces différences entre le pin et l'épinette sont importantes à prendre en compte à l'échelle de l'écosystème. Si la récupération hivernale est traitée de la même manière pour le pin et l'épinette dans les modèles écosystémiques et les projections climatiques, les prédictions des modèles pourraient être très erronées. Cela pourrait être particulièrement important lorsque les cycles de gel-dégel sont fréquents, ce qui entraînerait des modifications de la composante rapide de la dissipation d'énergie et des réponses environnementales divergentes chez le pin et l'épinette. Ainsi, il semble que l'épinette blanche surmonte plus rapidement que le pin blanc la dépression hivernale.
