Effects of water deficit and its interaction with CO2 supply on the biochemistry and physiology of photosynthesis in sunflower

Abstract

Photosynthetic responses of sunflower plants grown for 52 d in ambient and elevated CO(2) (A=350 or E=700 micromol mol(-1), respectively) and subjected to no (control), mild or severe water deficits after 45 d were analysed to determine if E modifies responses to water deficiency. Relative water content, leaf water potential (Psi(w)) and osmotic potential decreased with water deficiency, but there were no effects of E. Growth in E decreased stomatal conductance (g(s)) and thereby transpiration, but increased net CO(2) assimilation rate (P(n), short-term measurements); therefore, water-use efficiency increased by 230% (control plants) and 380% (severe stress). Growth in E did not affect the response of P(n) to intercellular CO(2) concentration, despite a reduction of 25% in Rubisco content, because this was compensated by a 32% increase in Rubisco activity. Analysis of chlorophyll a fluorescence showed that changes in energy metabolism associated with E were small, despite the decreased Rubisco content. Water deficits decreased g(s) and P(n): metabolic limitation was greater than stomatal at mild and severe deficit and was not overcome by elevated CO(2). The decrease in P(n) with water deficiency was related to lower Rubisco activity rather than to ATP and RuBP contents. Thus, there were no important interactions between CO(2) during growth and water deficit with respect to photosynthetic metabolism. Elevated CO(2 )will benefit sunflower growing under water deficit by marginally increasing P(n), and by slowing transpiration, which will decrease the rate and severity of water deficits, with limited effects on metabolism.

Respostas fisiológicas ao déficit hídrico em duas cultivares enxertadas de seringueira ("RRIM 600" e "GT 1") crescidas em campo

“…O aumento, quando associado a baixos potenciais hídricos, causa uma progressiva redução na taxa fotossintética, até que esta se torne nula (LAWLOR, 2002). Dentre as causas para este efeito, são citados o decréscimo na eficiência da carboxilação, causado por uma inibição direta da maquinaria fotossintética devido ao dessecamento (KAISER, 1987), além de um déficit na taxa de regeneração da Rubisco (TEZARA et al, 2002). Após suspensão do estresse, para ambas as cultivares, aliada à abertura dos estômatos, houve uma retomada das trocas gasosas e queda acentuada na CiCO2.…”

“…Para a cultivar "RRIM 600", os percentuais foram, respectivamente, de 87,5%, 62,2% e 33,3%. O crescimento depende da divisão celular, do alongamento e da diferenciação, e todos estes processos são afetados pelo déficit hídrico, devido à perda da turgescência (TEZARA et al, 2002). Como o alongamento celular cessa antes da interrupção da fotossíntese, alguns autores sugerem que metabólitos osmoprotetores que possam ter sido acumulados durante o período em que o alongamento foi inibido pela falta de turgescência sejam depois utilizados para a síntese da parede celular e para outros processos associados com o crescimento, após a turgescência ter sido restabelecida (CHAVES et al, 2002).…”

“…O plantio em regiões com estação seca definida, ao mesmo tempo em que favorece o escape do mal-das-folhas (causado pelo fungo Microcyclus ulei), gera a necessidade da obtenção de conhecimentos a respeito da resistência e produtividade da seringueira sob condições de limitação de água. O decréscimo no suprimento hídrico afeta muitos caminhos metabólicos e processos fisiológicos das plantas, de modo ainda não totalmente claro (TEZARA et al, 2002). Sob condições de campo, onde as plantas estão sujeitas a períodos de déficit hídrico no solo e na atmosfera, durante todo o seu ciclo de vida, esses processos podem ser sinergística ou antagonicamente modificados pela imposição simultânea de outros estresses (CHAVES et al, 2002).…”

Sunflower crop and climate change: vulnerability, adaptation, and mitigation potential from case-studies in Europe

“…Therefore a beneficial effect of elevated [CO 2 ] by ameliorating the adverse effects of drought stress was confirmed in sunflower. Tezara et al (2002) concluded that elevated [CO 2 ] only marginally increased net photosynthesis with limited effects on metabolism of plants growing under water deficit; however, by slowing plant transpiration, CO 2 fertilization decreased the rate and severity of water deficit.…”

The effects of drought on rice cultivation in sub-Saharan Africa and its mitigation: A review

“…The reduction in soil moisture may have led to lower water content in the leaves causing guard cells to lose turgor pressure and hence the size of stomatal pores are reduced (Tezara et al, 2002), causing stomatal closure (Singh et al, 2012). Avoidance allows plants to limit the effects of stress through adaptations such as wilting or leaf rolling.…”