Wpływ nadmiernego oświetlenia na zawartości CO2 i O2 w kanałach rdzeniowych rdestowca ostrokończystego (Reynoutria japonica HOUTT.)

• Autorzy: Kocurek M. , Tokarz K. , Pilarski J.

Warianty tytułu

EN

Effect of excessive light on CO2 and O2 concentrations in the pith cavity in the Japanese knotweed (Reynoutria japonica HOUTT.)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do doświadczeń wybrano rdestowca ostrokończystego (Reynoutria japonica Houtt.) którego łodygi posiadają obszerne kanały rdzeniowe. Rośliny uprawiane były w warunkach naturalnych. W warunkach naturalnych łodygi rdestowca są ocienione przez liście i rzadko są narażone na bezpośrednie oświetlenie promieniowaniem słonecznym. Badania wykazały, że w kanałach rdzeniowych rdestowa w ciągu nocy stężenie CO2 może przekraczać 10%, a ciągu dnia następuje zmniejszanie tego stężenia nawet poniżej 1%. Zmianom stężenia zawartości CO2 towarzyszą podobne wielkością lecz przeciwnie skierowane zmiany zawartości O2: zmniejszanie się jego zawartości w nocy i zwiększanie w ciągu dnia. Wprowadzenie nadmiernego oświetlenia łodyg doprowadziło do zmian zawartości CO2 i O2. Ze wzrostem intensywności oświetlenia szybciej malała zawartość CO2 i szybciej wzrastała zawartość tlenu w kanałach rdzeniowych. Zmiana warunków świetlnych ułatwiała reasymilację CO2 zgromadzonego w godzinach nocnych przez łodygę. W ciemności uwalnianie tego gazu w kanałach rdzeniowych wynosi około 0,6 µmol CO2·m-2·s-1, a świetlny punkt kompensacyjny reasymilacji uzyskiwano w intensywności napromieniowania około 80 µmol·m-2·s-1. Natomiast świetlne wysycenie reasymilacji notowano przy napromieniowaniu około 850 µmol·m-2·s-1 z intensywnością reasymilacji wynoszącą około 0,9 µmol CO2·m-2·s-1. Badania wykazały że nienaturalnie wysokie dawki promieniowania nie są czynnikiem stresowym dla łodyg rdestowca a wręcz przyczyniają się do szybszego zużywania CO2 i nagromadzania O2.

EN

The Japanese knotweed (Reynoutria japonica Нoutt.), a plant having a wide pith cavity in the stem, was selected for this experiment. The plants were grown under natural conditions. In natural conditions, the knotweed stems are shaded by leaves and only rarely exposed to direct sunlight. The results of the studies indicate that, while during the night the CO2 concentration in the knotweed pith cavity may exceed 10 %, during the day this concentration to less than 1%. Changes in CO2 concentrations are accompanied by changes in O2 concentrations, although similar in size but moving in the opposite direction: with a drop at night and increase during the day. Exposing the stem to large doses of light radiation brought about changes in CO2 and O2 concentrations. With the increased intensity of light the concentration of CO2 dropped faster, whereas the concentration of O2 in the pith cavity also increased more rapidly. Change in light conditions facilitated the reassimilation of CO2 accumulated by the stem during the night. In darkness, the release of this gas in the pith cavity amounted to ca. 0.6 µmol CO2·m-2·s-1, and the light compensation point was obtained at an irradiation intensity of ca. 80 µmol·m-2·s-1 while the light saturation of reassimilation was noted at the irradiation level of approximately 850 µmol·m-2·s-1, with the intensity of reassimilation amounting to ca. 0.9 µmol CO2·m-2·s-1. The study showed that unnaturally high doses of irradiation are not stress factors for the stems of knotweed plants but they even contribute to a faster use of CO2 and accumulation of O2.

Słowa kluczowe

PL

rdest ostrokonczysty; Reynoutria japonica; fizjologia roslin; oswietlenie; dawki promieniowania; zawartosc dwutlenku wegla; zawartosc tlenu; kanaly rdzeniowe; lodygi; fotosynteza; wymiana gazowa

EN

Japanese knotweed; Reynoutria japonica; plant physiology; light; radiation dose; carbon dioxide content; oxygen content; stem; photosynthesis; gas exchange

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 545
• Opis fizyczny: s.347-355,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kocurek M.

• Instytut Fizjologii Roślin im.F.Górskiego, Polska Akademia Nauk, ul.Niezapominajek 21, 30-239 Kraków

autor

Tokarz K.

autor

Pilarski J.

Bibliografia

• Aschan G., Pfanz H. 2003. Non-foliar photosynthesis - a strategy of additional carbon acquisition. Flora 198: 81-97.
• Carrodus B.B., Triffett A.C.K. 1975. Analysis of respiratory gases in woody stems by mass spectrometry. New Phytol. 74: 243-246.
• Chase W.W. 1934. The composition, quantity, and physiological significance of gases in tree stems. University of Minnesota, Tech. Bull. 99: 12-16.
• Damesin C., Ceschia E., Le Goff N., Ottorini J-M., Dufręne E. 2002. Stem and branch respiration of beech: from tree measurements to estimations at the stand level. New Phytol. 153: 159-172.
• Eklund L. 1990. Endogenous levels of oxygen, carbon dioxide and ethylene in stems of Norway spruce trees during one growing season. Trees 4: 150-154.
• Flinn A.M., Atkins C.A., Pate J.S. 1977. Significance of photosynthetic and respiratory exchanges in the carbon economy of the developing pea fruit. Plant Physiol. 60: 412-418.
• Granier A., Ceschia E., Damesin C., Dufręne Е., Epron D., Gross P., Lebaube S., Le Dantec V., Le Goff N., Lemoine D., Lucot E., Ottorini J.M., Pontailler J.Y., Saugier B. 2000. Carbon balance of a young beech forest over a two-year experiment. Functional Ecol. 14: 312-325.
• Janssens I.A., Lankreijer H., Matteucci G., Kowalski A.S., Buchmann N., Epron D., Pllegaard K., Kutsch W., Longdoz B., Grunwald T., Montagnani L., Dore S., Reb-Mann C., Moors EJ., Grelle A., Rannik U., Morgenstern K., Berbigier P., Ibrom A., Moncrieff J., Aubinet M., Bernhofer C., Jensen N.O., Vesala T., Granier A., Schulze E-D., Lindroth A., Dolman A.J., Jarvis P.G., Ceulemans R., Valentini R. 2001. Productivity overshadows temperature in determining soil and ecosystem respiration across European forests. Global Change Biol. 7: 269-278.
• Jensen K.F. 1969. Oxygen and carbon dioxide concentrations in sound and decaying red oak trees. For. Sci. 15: 246-251.
• Kharouk V.I., Middleton E.M., Spencer S.L, Rock B.N., Williams D.L. 1995. Aspen bark photosynthesis and its significance to remote sensing and carbon budget estimate in the boreal ecosystem. Water Air Soil Pollut. 82: 483-497.
• Kira T. 1975. Primary productivity of forests, w: Photosynthesis and productivity in different environments. Cooper J.P. (Red.), Cambridge University Press, Cambridge, IBP 3: 5-40.
• Kocurek M. 2007. Udział pędów roślin zielnych: Reynoutria japonica i Helianthus tuberosus w fotosyntetycznym wiązaniu CO2. Praca dokt. Inst. Bot. PAN Kraków: 49-59.
• Law B.E., Ryan M.G., Anthoni P.M. 1999. Seasonal and annual respiration of a ponderosa pine ecosystem. Global Change Biol. 5: 169-182.
• Levy P.E., Meir P., Allen SJ, Jarvis PG. 1999. The effect of aqueous transport of CO2 in xylem sap on gas exchange in woody plants. Tree Physiol. 19: 53-58.
• Mauseth J.D. 1995. Botany: An Introduction to Plant Biology. Second edition. Jones and Bartlett Publishers, Sudbury, Massachusetts: 67-68.
• Nilsen E.T., Karpa D. 1994. Seasonal acclimation of stem photosynthesis in two invasive, naturalized legume species from coastal habitats of California. Photosynthetica 30: 77-90.
• Pilarski J. 2002. Diurnal and seasonal changes in the intensity of photosynthesis in stems of lilac (Syringa vulgaris L.). Acta Physiol. Plant. 24: 29-36.
• Pfanz H., Aschan G. 2001. The existence of bark and stem photosynthesis in woody plants and its significance for the overall carbon gain. An eco-physiological an ecological approach. Ecology 62: 477-510.
• Terashima I., Miyazawa S.-I., Yano S., Hanbba Y., Kogami H. 2001. Anatomy of CO2 diffusion in leaf photosynthesis. Proceedings of the 12th International Congress on Photosynthesis: 21-27.
• Teskey R.O., Saveyn A., Steppe K., Mcguire M.A. 2008. Origin, fate and significance of CO2 in tree stems. New Phytol. 177: 17-32.
• Wittmann C., Pfanz H., Loreto F., Centritto M., Pietrini F., Alessio G. 2006. Stem CO2 release under illumination: corticular photosynthesis, photorespiration or inhibition of mitochondrial respiration? Plant Cell Environ. 29(6): 1149-1158.