Vodní režim rostlin. Regulace výměny plynů otevřeností průduchů. fotosyntézy Efektivita využití vody Globální změna klimatu Antitranspiranty

Podobné dokumenty
Vodní režim rostlin. Regulace výměny plynů otevřeností. průduchů. Stomatální limitace rychlosti transpirace a rychlosti. Efektivita využití vody

Stomatální vodivost a transpirace

Fotosyntéza Ekofyziologie. Ondřej Prášil Mikrobiologický ústav AVČR Laboratoř fotosyntézy v Třeboni

Ekologie fotosyntézy

Vodní režim rostlin. Transpirace. Energetická bilance listu. Fickovy zákony Hraniční vrstva Kutikula Průduchy

Vyjádření fotosyntézy základními rovnicemi

Vodní režim rostlin. Transpirace. Energetická bilance listu Fickovy zákony Hraniční vrstva Kutikula Průduchy

Průduchy regulace příjmu CO 2

SLEDOVÁNÍ VZTAHU MEZI OBSAHEM ENZYMU RUBISCO A KONCENTRACÍ CO 2 V CHLOROPLASTU

FOTOSYNTÉZA. Princip, jednotlivé fáze

Meteorologické faktory transpirace

Vodní režim rostlin. Úvod Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy, lišejníky, kapradiny, vyšší rostliny) a homoiohydrické.

Vodní režim rostlin. Obsah vody, RWC, vodní potenciál a jeho komponenty: Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy,

FOTOSYNTÉZA. CO 2 a vody. - soubor chemických reakcí. - probíhá v rostlinách a sinicích. - zachycení a využití světelné energie

Ing. Matěj Orság Vodní bilance rychle rostoucích dřevin

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Vodní režim rostlin. Vodní stres. Základní procesy ovlivněné vodním deficitem. Vznik vodního deficitu. Adaptace k suchu. Signály a jejich přenos

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Vylepšování fotosyntézy

Suchozemské (terestrické) ekosystémy C cyklus

FOTOSYNTÉZA. soubor chemických reakcí,, probíhaj v rostlinách a sinicích. z CO2 a vody jediný zdroj kyslíku ku pro život na Zemi

Minerální výživa na extrémních půdách. Půdy silně kyselé, alkalické, zasolené a s vysokou koncentrací těžkých kovů

FOTOSYNTÉZA. Mgr. Alena Výborná Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_01_1_07_BI1

Fyziologické stránky fotosyntézy

14. Fyziologie rostlin - fotosyntéza, respirace

aneb Fluorescence chlorofylu jako indikátor stresu

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

Kořenový systém plodin jako adaptační opatření na sucho

Fyziologie rostlin - maturitní otázka z biologie (3)

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Vodní režim rostlin. Transport kapalné vody

Fluorescence chlorofylu

Ekosystém. tok energie toky prvků biogeochemické cykly

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

05 Biogeochemické cykly

Růst dřevin v podmínkách globálnízměny klimatu

FYZIOLOGIE ROSTLIN VÝŽIVA ROSTLIN 1) AUTOTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN 2) HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN

Metody řízení závlahy ve sklenících a kontejnerovnách. Tomáš Litschmann

Otázky k předmětu Globální změna a lesní ekosystémy

Síra. Deficience síry: řepka. - 0,2-0,5% SH, nedostatek při poklesu obsahu síranů pod 0,01% SH

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Fotosyntéza

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Pracovní list číslo 01

Ekofyziologie rostlin - fotosyntetická asimilace uhlíku

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a. z vnějšku a opět z něj vystupuje.

Ekofyziologie rostlin - Vliv environmentálních podnětů na fotosyntézu

VLIV SPEKTRÁLNÍHO SLOŽENÍ FOTOSYNTETICKY AKTIVNÍ RADIACE NA INDUKCI FOTOSYNTÉZY TERMOOPTICKÝ JEV

IMPLEMENTACE BIOVENTINGU

Respirace. (buněčné dýchání) O 2. Fotosyntéza Dýchání. Energie záření teplo BIOMASA CO 2 (-COO - ) = -COOH -CHO -CH 2 OH -CH 3

Podmínky působící na organismy: abiotické - vlivy neživé části prostředí na organismus biotické - vlivy ostatních živých organismů na život jedince, m

Vodní provoz rostlin. Univerzita 3. věku, Jana Albrechtová

Měření množství dopadající energie světla. Fotoinhibice, fotopoškození a fotoprotekční mechanismy. (osvětlenost ln.m -2 = lux) Ozářenost W.

Studium adaptačních změn ve fotosyntéze a transpiraci rostlin Hordeum vulgare L. při vodním stresu

Vodní režim rostlin. Transport vody v xylemu. Kohezní teorie. Transport půda-rostlina-atmosféra. Metody měření. Kavitace

Fyziologické metody sledování účinků stresu u rostlin.

Sada Životní prostředí UW400 Kat. číslo Stanovení obsahu kyslíku, nasycení kyslíkem a hodnoty BSK5

12-Fotosyntéza FRVŠ 1647/2012

1. Ekologie zabývající se studiem jednotlivých druhů se nazývá: a) synekologie b) autekologie c) demekologie

Biosyntéza sacharidů 1

Fotosyntéza (2/34) = fotosyntetická asimilace

Obsah vody v rostlinách

Každá molekula kyslíku kterou právě dýcháme vznikla někdy v nějaké rostlině. Každý atom uhlíku našeho těla byl kdysi včleněn fotosyntézou do nějaké

Fyziologické a anatomické přizpůsobení sazenic na stres suchem - metody studia stresu

Jaro 2010 Kateřina Slavíčková

4) Reakce rostlin k abiotickému stresu

FOTOSYNTÉZA ZÁKLAD ŽIVOTA NA ZEMI

OPAKOVÁNÍ VĚDNÍ OBORY, NEŽIVÁ PŘÍRODA

Úvod do biologie rostlin Úvod PŘEHLED UČIVA

MB130P68 Globální změny a trvalá udržitelnost. ZS 2012/2013. Lubomír Nátr. Lubomír Nátr

Měření množství dopadající energie světla. Fotoinhibice, fotopoškození a fotoprotekční mechanismy

Koloběh látek v přírodě - koloběh dusíku

Faktory počasí v ekologii - úvod

Pracovní list č. 3 téma: Povětrnostní a klimatičtí činitelé část 2

Mendělejevova tabulka prvků

Transport živin do rostliny. Radiální a xylémový transport. Mimokořenová výživa rostlin.

Základy pedologie a ochrana půdy

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie CZ.1.07/2.2.00/ Výpočty z chemických vzorců

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Primární produkce. Vazba sluneční energie v porostech Fotosyntéza Respirace

Biologické čištění odpadních vod - anaerobní procesy

Vodní provoz rostlin

Vodní režim rostlin. Mechanizmy pohybu průduchů. Obecné charakteristiky. Reakce průduchů na vlhkost vzduchu. Reakce průduchů na vodní stres

Vápník. Deficience vápníku: - 0,4-1,5% DW. - cytoplasmatická koncentrace vápníku velmi nízká (0,1-0,2µM)

VYUŽITÍ SPALNÉ KALORIMETRIE VE VZTAHU ROSTLINA-PŮDA- ATMOSFÉRA. František Hnilička, Margita Kuklová, Helena Hniličková, Ján Kukla

Funkce vody v rostlinném těle. Růstová (hydratační) Metabolická Termoregulační Zásobní Transportní (tranzitní) Volná a vázaná voda

Klima jako jeden z půdotvorných faktorů, dopady sucha

Ekologie a její obory, vztahy mezi organismy a prostředím

Energie fotonů je předávána molekulám chlorofylu A, který se zachyceným fotonem excituje (uvolní se energeticky bohatý elektron).

1- Úvod do fotosyntézy

Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Mgr.

Dýchací řetězec (Respirace)

Abiotický stres - sucho

Fotosyntéza. Ondřej Prášil

Fotosyntéza Světelné reakce. Ondřej Prášil Mikrobiologický ústav AVČR Laboratoř fotosyntézy v Třeboni

KALORIMETRIE V BIOLOGICKÝCH VĚDNV. ková,, Jaroslava Martinková

umožňují enzymatické systémy živé protoplazmy, nezbytný je kyslík,

Vliv teploty na růst

Transkript:

Vodní režim rostlin Regulace výměny plynů otevřeností průduchů Stomatální limitace rychlosti transpirace a rychlosti fotosyntézy Efektivita využití vody Globální změna klimatu Antitranspiranty

Regulace výměny plynů stomatální vodivostí Limitace rychlosti transpirace (E) stomatální vodivostí (g s ): l se = (δe/e) / (δg s /g s ) l se = g s /g l Závisí především na g a a také na g c Závisí především na g a a také na g c Stomatální limitace transpirace obecně větší než fotosyntézy Transpirace porostu závisí na E listu a LAI

Transpirace porostu

Srovnání transportu vodní páry a oxidu uhličitého v listu

Limitace rychlosti fotosyntézy stomatální vodivostí Stomatální limitace rychlosti fotosyntézy l spn = (δp N /P N ) / (δg s /g s ) l sf = g s / g l Závisí především na g m a také na g a Stanovení stomatální a nestomatální limitace fotosyntézy Měření fotosyntézy při vysoké konc. CO 2, parametrů fluorescence chlorofylu apod. Modelové stanovení Optimální otevřenost: maximální denní zisk uhlíku při minimálních ztrátách vody Model Cowan, Farquhar (1977): δe/δp N = [δe/δg s ]/[δp N /δg s ] = konst.

Grassi and Magnani 2005

Homobarické a heterobarické listy, vliv stomatal patchiness

Vodní stres a fotosyntéza Stomatální limitace fotosyntézy snížení c i Nestomatální limitace fotosyntézy Snížení rychlosti transportu snížením g m nebo snížení aktivity anhydrázy kys. uhličité snížení c c Ovlivnění biochemických procesů Snížení tvorby ATP Snížení karboxylace - snížení množství a aktivity RuBPC, snížení regenerace RuBP, snížení množství a aktivity PEPC Snížení obsahu pigmentů sníženou syntézou a vyšší rychlosti rozkladu. Car stabilnější než Chl. Význam Car a xantofylů jako obrana proti fotoinhibici. Snížení aktivit fotosystému 1 a 2 často v důsledku narušení struktury. PS 2 obvykle citlivější než PS 1 (PS 2 - degradace a pomalá obnova D1 proteinu). Indikátorem jsou změny ve fluorescenci Chl a. Limitace fotosyntézy hromaděním fotosyntátů při sníženém transportu Exprese genů např. rbcs, rbcl, cab, psba

Adaptace fotosyntézy na dlouhodobý vodní stres C 4 a CAM cyklus fixace CO 2 C 3 CAM CAM obrácený denní rytmus otevřenosti průduchů Obranné mechanizmy proti fotoinhibici: výdej energie ve formě tepla, xantofylový cyklus, fotorespirace, Mehlerova reakce tvorba ROS a stimulace antioxidačních systémů

Vliv přechodného a déletrvajícího sucha na parametry vodního provozu a fotosyntézu cukrovky (Monti et al. 2006)

Vliv vodního deficitu na parametry fluorescence

Efektivita využití vody - WUE 1 mol CO 2 na 300-500 (C 3 ), 250 (C 4 ) nebo 100 (CAM) mol vody (D H2O /D CO2 = 1.7) WUE = P N /E [µmol(co 2 ) mmol -1 (H 2 O)] WUE m = M/E [g(d.m.) mmol -1 (H 2 O)] WUE i ( intrinsic WUE) = P N /g s Při mírném stresu obvykle WUE se zvyšuje - ovlivnění E a P N pouze změnou g s, při silném vodním stresu se WUE obvykle snižuje

Vztah mezi rychlostí transpirace a fotosyntézy a jeho ovlivnění ozářeností

Závislost WUE na vodním potenciálu listů u Avena fatua (C 3 ), Dichanthium ischaemum (C 4 ) a Dasypyrum villosum (C 4 ) ( Karatassiou and Noitsakis 2010)

Vliv ozářenosti a ABA na WUE po přesazení in vitro pěstovaných rostlin tabáku do ex vitro podmínek 1 day 7 days WUE [mmol(co 2 ) mol(h 2 O)] 6 3 0 in vitro cont ABA LI LI HI HI cont ABA cont ABA LI LI HI HI cont ABA cont ABA

Metody stanovení Gazometrická měření parametrů výměny plynů Diskriminace izotopů uhlíku δ 13 C [ ] = [R vzorek /R standard - 1] 1000, R = 13 C/ 12 C δ 13 C pro difúzi CO 2 v atmosféře -7.8, pro transport CO 2 rozpuštěný v cytosolu - 9,5 až -17,7, Rubisco - 23,8, PEPC - 2,03 δ Rubisco > δ PEPC, δ difuze Farquhar et al. 1989: δ 13 C P [ ] = δ 13 C a - a - (b - a) c i /c a, kde δ 13 Ca - δ 13 C ve vzduchu, δ 13 C P - δ 13 C v rostlině, a - δ 13 C spojená s difúzí CO 2 průduchy, b - δ 13 C během fixace uhlíku RuBPC, c i /c a - poměr vnitřní a vnější koncentrace CO 2 δ 13 C pro C 3 rostliny -23 až -36, C 4-9 až -18, CAM -9 až -36 13 C = (δ 13 C vzduch - δ 13 C list )/(1 + δ 13 C list ) vyšší WUE (menší otevřenost průduchů, nižší parciální tlak CO 2 v místech karboxylace) nižší 13 C

Diskriminace isotopu uhlíku a WUE Regression analysis between (A) carbon isotope composition (δ 13 C) and the ratio C i /C a, and (B) between water use efficiency (WUE T ) and δ 13 C of rice genotypes Fonaiap 2000 and Cimarrón. Values were obtained from measurements made at the end of the experiment from plants either kept irrigated or water stressed for 17 18 d. (Pieters and Núnez 2008)

Diskriminace isotopu uhlíku a WUE (Monti et al. 2006)

Metody stanovení Diskriminace izotopů kyslíku (Barbour et al. 2002) δ 18 O [ ] = [R vzorek /R standard - 1] 1000, R = 18 O/ 16 O δ 18 O e = δ 18 O s + ε* + ε k + (δ 18 O v - δ 18 O s - ε k ) e a /e i kde δ 18 O e - δ 18 O v místech výparu, δ 18 O s - δ 18 O zdroje vody, a δ 18 O v - δ 18 O ve vzduchu, ε* - snížení tenze vodní páry díky těžšímu izotopu, ε k - frakcionace při transportu hraniční vrstvou a průduchy, e a /e i - poměr koncentrace vodní páry ve vzduchu a uvnitř listu. Při přijmu a transportu kapalné vody se izotopové složení mění jen málo, ke značným změnám dochází při výparu vody z listů. δ 18 O je rozdílná u podzemní a srážkové vody Kombinovaná analýza δ 13C a δ 18 O k odlišení stomatální a nestomatální limitace fotosyntézy

Diskriminace isotopu kyslíku a rychlost transpirace Sheshshayee et al. 2005

Změny v obsahu deuteria v listech blahovičníku při vodním stresu (Šantrůček et al. 2007)

Globální změna klimatu Zvýšení koncentrace CO 2 Zvýšení teploty Častější výskyt sucha

Možné působení globální změny klimatu

Zvýšení koncentrace CO 2 1) Při krátkodobém působení zvyšuje P N 2) Při dlouhodobém působení zůstává zvýšená P N nebo dochází k aklimaci 3) E a g s se nemění nebo snižuje 4) WUE se zvyšuje 5) Zvýšení růstu 6) Spotřeba vody??

Denní chod rychlosti fotosyntézy, transpirace a WUE

Dlouhodobý vliv zvýšené koncentrace CO2

Dlouhodobý vliv zvýšené koncentrace CO2

Erice et al. 2006 Dlouhodobý vliv zvýšené koncentrace CO 2

Antitranspiranty 1) tvořící film s omezenou propustností (např. polyvinyliden chlorid, polyvinyl chlorid, polystyren, polyetylén, polypropylén, silicon) - nebyla nalezena látka více propustná pro CO 2 než pro vodu 2) ovlivňující otevřenost průduchů (např. CO 2, ABA, octan fenylměďnatý, octan fenylrtuťnatý, kyselina jantarová, kyselina acetylsalicylová) - často finačně náročné nebo jedovaté 3) zvyšující odraz světla (např. kaolin) Vždy dochází nejen k omezení transpirace ale také fotosyntézy a růstu, proto praktické použití pouze ve speciálních případech

Časová a prostorová škála procesů spojených s vodním režimem rostlin