Limitations to photosynthesis at different temperatures in the leaves of Citrus limon

Abstract

The response of CO 2 assimilation rate (A) to the intercellular partial pressure of CO 2 (C i ) was measured on intact lemon leaves over a range of temperatures (10 to 40ºC). The A/C i response shows how change in the leaf temperature alters the activity of ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) carboxylase-oxygenase (Rubisco) and RuBP regeneration via electron transport. The rate of A reached a maximum of 7.9 to 8.9 µmol m -2 s -1 between 25 and 30ºC, while dark respiration (R d ) increased with temperature from 0.4 µmol m -2 s -1 at 10ºC to 1.4 µmol m -2 s -1 at 40ºC. The maximum rates of carboxylation (V c,max ) and the maximum rates of electron transport (J max ) both increased over this temperature range from 7.5 to 142 µmol m -2 s -1 and from 23.5 to 152 µmol m -2 s -1 , respectively. These temperature responses showed that A can be limited by either process depending on the leaf temperature, when C i or stomatal conductance are not limiting. The decrease in A associated with higher temperatures is in part a response to the greater increase in the rate of oxygenation of RuBP compared with carboxylation and R d at higher temperatures. Although A can in theory be limited at higher C i by the rate of triose-phosphate utilization, this limitation was not evident in lemon leaves. Key words: A/C i curves, gas exchange, lemon Análise in vivo das limitações da fotossíntese, sob diferentes temperaturas, em folhas de Citrus limon: A resposta da taxa de assimilação de CO 2 (A) à pressão parcial de CO 2 (C i ) foi medida em folhas intactas de limão cravo, numa ampla faixa de temperaturas (10 to 40ºC). A variação na curva A/C i mostrou como as mudanças na temperatura foliar alteram a atividade da ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP) carboxilase-oxigenase (Rubisco) e a regeneração da RuBP, via transporte de elétrons. O valor máximo de A obtido foi de 7.9 a 8.9 µmol m -2 s -1 , entre 25 e 30ºC, enquanto a respiração mitocondrial (R d ) aumentou com a temperatura, de 0.4 µmol m -2 s -1 a 10ºC até 1.4 µmol m -2 s -1 , a 40ºC. A taxa máxima de carboxilação (V c,max ) e a taxa máxima de transporte de elétrons (J max ) aumentaram naquela faixa de temperatura, de 7.5 a 142 µmol m -2 s -1 , e de 23.5 a 152 µmol m -2 s -1 , respectivamente. A redução em A associada às altas temperaturas é, em parte, uma resposta ao maior aumento na taxa de oxigenação da RuBP, comparada à taxa de carboxilação, e de R d sob altas temperaturas. Apesar de A poder ser, em teoria, limitada sob elevada C i pela taxa de utilização de triose-fosfato, essa limitação não foi evidente nas folhas analisadas. Palavras-chave: curvas A/C i , limão cravo, trocas gasosas

Temperature and Light Modulation of Herbicide Toxicity on Algal and Cyanobacterial Physiology

“…The Calvin cycle enzyme activity also represents a point of temperature modulation of plant photochemistry. In this context, the maximum rate of electron transport is lower under low temperatures and accelerated under higher temperatures (Pimentel et al, 2007).…”

Fotorrespiração e metabolismo antioxidante em plantas jovens de seringueira cultivadas sob diferentes fontes de nitrogênio (NO3- e NH4+)

“…Para a curva A/Cc, a irradiância foi mantida constante a 1000 µmolm -2 s -1 , semelhante à das condições de crescimento das plantas sendo a concentração de CO 2 modificada gradualmente. Os valores das concentrações de CO 2 variaram de 0 a 1500 µmol mol -1 , em intervalos crescentes de 100µmol mol -1 (Pimentel et al, 2007). Para a elaboração da curva foi utilizado o modelo bioquímico desenvolvido por Farquhar et al (1980) para plantas C 3 , utilizando-se valores de Cc ao invés de Ci, por meio do programa desenvolvido por Sharkey et al (2007).…”

Características fotossintéticas de Phaseolus vulgaris L.

“…Este procedimento é realizado para evitar oscilações estomáticas (patchness), principalmente sob altos valores de C a (Pimentel et al 2007). A medida de Φ PSII , mais sensível às variações do ambiente, simultânea à de A foi usada para confirmar a estabilidade temporal das medidas de trocas gasosas.…”

“…Apesar dos valores de A obtidos em resposta ao aumento instantâneo de C i não serem considerados os mesmos para feijoeiros desenvolvidos sob alta concentração de CO 2 do ar, uma única medida instantânea de A também não fornece muitas informações sobre a atividade do aparato fotossintético, em suas etapas fotoquímica e bioquímica e, por conseqüência, sobre o estado fisiológico da planta (Pimentel et al 2007). Contudo os modelos matemáticos apresentados por Bernacchi et al (2001) permitem uma análise mais completa das etapas fotoquímica e bioquímica da fotossíntese, pois os modelos antigos (Farquhar et al 1980), usados nos cálculos de A, assumem que C c é igual à C i , o que não é exato, pois há a respiração mitocondrial e a fotorrespiração, que devem ser levadas em conta no cálculo de C c , além de não poderem ser aplicados a temperaturas ambiente diferentes de 25 °C (Long & Bernacchi 2003).…”