Impact of ambient [C02] on chlorophyll a fluorescence characteristics of the photosynthetic apparatus in tomato plants and its link with effects of soil flooding

• Autorzy: Janowiak F. , M.A. Else , Jackson M.B.

Warianty tytułu

PL

Wpływ zewnętrznego stężenia C02 na parametry fluorescencji chlorofilu a w porównaniu ze zmianami w aparacie fotosyntetycznym roślin pomidora podczas stresu zalewania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

We examined if raising ambient carbon dioxide (CO₂) concentrations sufficiently to trigger stomatal closure reproduces effects of soil flooding on chlorophyll a fluorescence parameters. Like soil flooding, raising [CO₂] from 360 to 560 µmol.mol⁻¹ closed stomata. It also reduced the quantum efficiency of PS II photochemistry (Fq'/Fm') and decreased the overall maximum photosynthetic efficiency of dark-adapted plants (Fv/Fm). Such changes in fluorescence parameters were similar to those that take place during soil flooding. We conclude that this concentration of external CO₂ mimics soil flooding by closing the stomata thereby depriving the photosynthetic apparatus of CO₂, which led, in turn, to changes in fluorescence parameters. When this CO₂ shortfall was overcome by raising external CO₂ concentrations to 960 µmol.mol⁻¹ fluorescence parameters were little changed, despite causing stomatal closure. Presumably, at this higher ambient concentration, C, was sufficient to avoid damage to the light reaction centres. We conclude that flooding-induced changes to photosynthetic efficiency, as assessed by chlorophyll a fluorescence, result mostly from limited CO₂ availability caused by stomatal closure.

PL

W prezentowanych badaniach testowano czy podwyższone stężenia dwutlenku węgla (CO₂) inicjują zamykanie szparek u roślin pomidora i odzwierciedlają wpływ stresu zalewania na parametry fluorescencji chlorofilu a. Podniesienie [CO₂] z 360 do 560 µmol.mol⁻¹ zamykało szparki, podobnie jak stres zalewania. Zmniejszało również kwantową wydajność PS II (Fq'/Fm') i obniżało całkowitą, maksymalną wydajność fotosyntetyczną roślin zaadaptowanych do ciemności (Fv/Fm). Te zmiany w parametrach fluorescencji były podobne do tych, jakie obserwuje się podczas stresu zalewania. Uzyskane wyniki wskazują, iż to stężenie zewnętrznego CO₂, imituje stres zalewania gleby poprzez zamykanie szparek pozbawiając tym samym aparat fotosyntetyczny CO₂, co prowadzi z kolei do zmian w parametrach fluorescencji chlorofilu. Jeśli ten niedobór CO₂ został usunięty poprzez zwiększenie zewnętrznego [CO₂] do 960 µmol.mol⁻¹, parametry fluorescencji chlorofilu a prawie nie uległy zmianie pomimo zamykania się szparek. Przypuszczalnie w tym stężeniu zewnętrznego [CO₂], wewnętrzne stężenie [CO₂] było wystarczające dla uniknięcia uszkodzeń centrów reakcji świetlnej. Można więc przypuszczać, że indukowane stresem zalewania zmiany wydajności fotosyntetycznej, oceniane na podstawie fiuorescencji chlorofilu a, są wynikiem głównie ograniczonej dostępności CO₂ wskutek zamykania szparek.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2004
• Tom: 496
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.251-257,fig.,ref.

Twórcy

autor

Janowiak F.

• Institute of Plant Physiology, Polish Academy of Sciences, Podluzna 3, 30-239 Krakow, Poland

autor

M.A. Else

• East Malling Research, East Malling, West Malling, Kent, UK

autor

Jackson M.B.

• School of Biological Sciences, University of Bristol, UK

Bibliografia

• Baker N.R., Oxborough K., Lawson Т., Morrison J.I.L. 2001. High resolution imaging of photosynthetic activities of tissues, cells and chloroplasts in leaves. Journal of Experimental Botany 52: 615-621.
• Jackson M.B., Saker L.R., Crisp C.M., Else M.A., Janowiak F. 2003. Ionic and pH signalling from roots to shoots of flooded tomato plants in relation to stomatal closure. Plant and Soil 253: 103-113.
• Janowiak F., Else M.A., Jackson M.B. 2002. A loss of photosynthetic efficiency does not explain stomatal closure in flooded tomato plants. Advances of Agricultural Sciences Problem Issues (Warsaw) 481: 229-234.
• Lawson Т., Oxborough K., Morison J.I.L., Baker N.R. 2002. Responses of photosynthetic electron transport in stomatal guard cells and mesophyll cells in intact leaves to light, CO₂ and humidity. Plant Physiology 128: 52-62.
• Walz H. 1993. Portable Fluorometer PAM-2000 and data acquisition software DA- 2000. Handbook, 2nd edition, Effeltrich, Germany.