Участь фотодихання в реакції фотосинтетичного апарату листків пшениці на підвищення температури

Abstract

У двох контрастних за стійкістю сортів м’якої озимої пшениці порівнювали реакцію фотосинтетичної асиміляції СО₂ і квантової ефективності ФС II (φФС II) на помірно високу температуру при освітленні 1500 мкмоль/(м2·с) ФАР за активного функціонування фотодихання (21 % О₂ в повітрі) та його відсутності (2 % О₂ в повітрі). Встановлено, що підвищення температури листка від 25 до 38 °С за вмісту в повітрі 21 % О₂ спричинює короткочасний різкий сплеск активності гліколатного метаболізму (в 3—3,5 раза), зумовлений кінетичними властивостями РБФК/О. Активування фотодихання було основною причиною швидкого інгібування асиміляції СО₂ і підтримання високого рівня φФС II на початкових етапах прогрівання в обох сортів пшениці. За тривалого прогрівання (20—60 хв) фотодихання сприяло підтриманню активності ФС II у стійкого сорту і, навпаки, посилювало інгібування фотосинтезу в менш стійкого сорту. Обговорено сортоспецифічний характер впливу фотодихання на інтенсивність асиміляції СО₂ за помірного високотемпературного стресу.

У двух контрастных по устойчивости сортов мягкой озимой пшеницы сравнивали реакцию фотосинтетической ассимиляции СО₂ и квантовой эффективности ФС II (φФС II) на умеренно высокую температуру при освещении 1500 мкмоль/(м² · с) ФАР в условиях активного функционирования фотодыхания (21 % О₂ в воздухе) и его отсутствия (2 % О₂ в воздухе). Установлено, что повышение температуры листа от 25 до 38 °С при содержании в воздухе 21 % О₂ вызывает резкий кратковременный всплеск активности гликолатного метаболизма (в 3—3,5 раза), обусловленный кинетическими свойствами РБФК/О. Активизация фотодыхания была основной причиной быстрого ингибирования ассимиляции СО₂ и поддержания высокого уровня φФС II на начальных этапах прогрева у обоих сортов пшеницы. При продолжительном прогревании (20—60 мин) фотодыхание способствовало поддержанию активности ФС II у устойчивого сорта и, наоборот, усиливало ингибирование фотосинтеза у менее устойчивого сорта. Обсужден сортоспецифичный характер влияния фотодыхания на интенсивность ассимиляции СО₂ в условиях умеренного высокотемпера- турного стресса.

The responses of photosynthesis to moderately high temperature in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars differing in their thermo-tolerance were compared at photorespiratory and non-photorespiratory conditions (21 and 2 % O₂ in air respectively). The temperature increase from 25 to 38 °C at 21 % O₂ caused the sharp burst of Rubisco oxygenation activity as estimated from the measured data of CO₂ exchange rate using Rubisco kinetic properties by the Farquhar — von Caemmerer — Berry model (1980). The acceleration of photorespiration was the main reason for rapid reduction of CO₂ assimilation and maintenance of high level of φPS II at the initial stages of heating (up to 15 min) in both cultivars. At the longer heating (20—60 min), the photorespiration contributed essentially for PS II activity maintenance in thermo-tolerant cultivar but exacerbated photosynthesis inhibition in sensitive cultivar. The specificity of photorespiration influence on the CO₂ assimilation heat-response in contrasting cultivars is discussed.