Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
У Q-pастений величины rm сравнительно малы при повышенных температурах. А при сравнительно низкой температуре (10—20 °С) rm у С4-Растений может достигать значительной величины из-за уменьшения Утах некоторых реакций (возможно, РуБФ-карбоксилазной реакции) или же инактивации ряда ферментов при понижении температуры. С повышением температуры уменьшается величина отношения rm(C4)/rm(C3); это указывает на то, что высокая температура более благоприятна для С4-фотосинтеза. Зависимые от температуры изменения rm, несомненно, влияют и па фотосинтез, и на транспирацию у Сз- и С4-р астений.
Источники данных: [9, 16, 25, 41, 44, 54].
14.7. С3-, С4-фотосиитез и урожайность сельскохозяйственных культур
Очень большой интерес привлекает возможность использовать Сгфотосиитез для получения высоких урожаев (или же для создания агрономических методов борьбы со злостными сорняками, относящимися к С4-растениям). При селекции сельскохозяйственных культур очень важной агрономической характеристикой является высокая производительность карбоксилй-рования (отражением чего является низкая величина гт). В этом случае растение более эффективно использует воду и,
если все остальные условия благоприятны, осуществляет фотосинтез с высокой скоростью.
При оптимальной температуре скорость фотосинтеза у С4-рас-тений выше, чем у Сз-растений, при любом способе выражения этой величины (на единицу поверхности листа, на единицу Хл листа или на единицу азота в листе). В неоптимальных условиях С4-растения способны поддерживать повышенное сопротивление в устьицах, сохраняя таким образом воду. Благодаря этому фотосинтез у них происходит со скоростью, близкой к скорости фотосинтеза у Сз-растений (разд 14.6). В частности, более высокая скорость фотосинтеза у С4-растений, если ее рассчитывать на единицу азота, может быть связана с тем, что содержание белка фракции I у этих растений ниже, чем у С3-растений.
Сз- и С4-сельскохозяйственные культуры пробовали выращивать в самых различных условиях, однако интерпретация полученных данных затруднительна, поскольку скорость роста и рост растений контролируются слишком большим числом факторов. Температура, интенсивность освещения, ярусная структура посева, потери, связанные с дыханием, и показатель урожайности (экономический урожай/биологический урожай) — вот некоторые из тех факторов, которые следует учитывать при сравнении продуктивности разных видов растений. При этом необходимо отличать кратковременное выращивание от роста растения в течение всей его жизни.
С4-растения особенно удобны для выращивания в некоторых естественных условиях окружающей среды. В оптимальных условиях, т. е. при высоких температурах и при очень ярком освещении, такие растения, как кукуруза и сахарный тростник, растут с очень высокой скоростью. Вместе с тем некоторые Сз-растения, такие, как картофель и сахарная свекла, наиболее продуктивны в странах с умеренным климатом (см. также разд. 3.11).
Источник данных: [15—18, 21, 38].
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Bjdrkman О. Comparative studies on photosynthesis in higher plants, Photophysiology. (ed. A. Giese), Vol. 8, pp. 1—63, New York, Academic Press, 1973.
2. Bjdrkman 0., Berry J. High efficiency photosynthesis, Sci. Amer., 229, 80— 93 (1973).
3. Black С, C, Photosynthetic carbon fixation in relation to net COa uptake, Ann. Rev. Plant Physiol., 24, 253—286 (1973).
4. Hatch M. D., Osmond С. B. Compartmentation and transport in C4 photosynthesis. In: Encyclopedia of Plant Physiology, Vol. 3. Transport in Plants. New series (eds. C, R. Stocking and U. Heber), pp. 144—184. New York, Springer-Verlag, 1976.
5. Jensen R. G., Bahr J. Т. Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase, Ann. Rev. Plant Physiol., 28, 379—400 (1977).
6. Jolivet E. Les differentes modalitfes de carboxylation photosynth&tique chez les especes de type C3 et de type C4, Physiol. Veg., 14, 563—594 (1976).
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
7. Akita S., Miyasaka A., Murata Y. Studies on the differences of photosynthesis among species. I. Differences in the response of photosynthesis among species in normal oxygen concentration as influenced by some environmental factors, Proc. Crop Sci. Soc., Japan, 38, 509—523 (1969).
S. Akita S., Moss D. N. Differential stomatal response between C3 and C* species to atmospheric CO2 concentration and light, Crop Sci., 12, 789— 793 (1972).
9. Akita S., Tanaka 1. Studies on the mechanisms of differences in photosynthesis among species. IV. The differential response in dry matter production between Сз and C4 species to atmospheric carbon dioxide enrichment, Proc. Crop. Sci. Soc., 42, 288—295 (1973).
30. Badger M. R., Andrews T. J. Effects of C02, Oa, and temperature; on a high affinity form of ribulose diphosphate carboxylase-oxygenase from spinach. Biochem. Biophys. Res. Commun., 60, 204—210 (1974).
11. Badger M. R., Gollatz G. J. Studies on the kinetic mechanism of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase and oxygenase reactions, with particular reference to the effect of temperature on kinetic parameters, Carnegie Institute Yearbook, 1976, pp. 355—361, 1977.
