Oxygen Requirement and Inhibition of C4 Photosynthesis . An Analysis of C4 Plants Deficient in the C3 and C4 Cycles

The basis for O2 sensitivity of C4 photosynthesis was evaluated using a C4-cycle-limited mutant of Amaranthus edulis (a phosphoenolpyruvate carboxylase-deficient mutant), and a C3-cycle-limited transformant of Flaveria bidentis (an antisense ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase [Rubisco] small subunit transformant). Data obtained with the C4-cycle-limited mutant showed that atmospheric levels of O2 (20 kPa) caused increased inhibition of photosynthesis as a result of higher levels of photorespiration. The optimal O2 partial pressure for photosynthesis was reduced from approximately 5 kPa O2 to 1 to 2 kPa O2, becoming similar to that of C3 plants. Therefore, the higher O2 requirement for optimal C4 photosynthesis is specifically associated with the C4 function. With the Rubisco-limited F. bidentis, there was less inhibition of photosynthesis by supraoptimal levels of O2 than in the wild type. When CO2 fixation by Rubisco is limited, an increase in the CO2 concentration in bundle-sheath cells via the C4 cycle may further reduce the oxygenase activity of Rubisco and decrease the inhibition of photosynthesis by high partial pressures of O2 while increasing CO2 leakage and overcycling of the C4 pathway. These results indicate that in C4 plants the investment in the C3 and C4 cycles must be balanced for maximum efficiency

Drought stress effects on C metabolism of sun and shade leaves of Vitis vinifera growing under field conditions

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Eficiência do uso da água e rega deficitária

O conhecimento dos factores que regulam o balanço entre assimilação de carbono e perda de água por transpiração, bem como os que regulam a partição dos assimilados entre estruturas vegetativas e reprodutivas relativamente à disponibilidade de água, são essenciais para identificar tecnologias que permitam ajustar a rega às necessidades da planta. Grandes fluxos de água não são essenciais para o funcionamento adequado das plantas e pode-se poupar água manipulando o funcionamento dos estomas, através da exploração da sinalização química de longa-distância, entre a raiz e a parte aérea. Nos últimos anos desenvolveram-se diferentes modalidades de rega, que permitem aumentar a eficiência do uso da água, sem perdas significativas de rendimento e com eventuais ganhos de qualidade da produção. Com base na resposta fisiológica das culturas ao deficit hídrico, são hoje utilizados vários tipos de rega deficitária. No presente trabalho descreve-se um caso-de-estudo com a vinha em que se comparam os efeitos de diferentes tipos de rega na produção (quantidade e qualidade), bem como sobre os processos fisiológicos que explicam as diferenças encontradas. Os resultados dos nossos estudos sugerem que as videiras do tratamento PRD (rega parcial das raízes com 50% da evapotranspiração da cultura, ETc, fornecida alternadamente a cada lado do sistema radicular) mostram uma diminuição do vigor relativamente às FI (rega com 100 % da ETc) e DI (rega com 50% da ETc, 25% fornecido a cada metade do sistema radicular). O vigor das videiras PRD aproxima-se do observado em videiras não regadas (NI), o que se reflecte num aumento da exposição dos cachos nas videiras PRD e NI relativamente às DI e FI. Relativamente aos principais processos fisiológicos que determinam a eficiência do uso da água, observou-se nas videiras PRD e DI uma redução na condutância estomática e no fluxo da seiva relativamente às FI, mas as diferenças entre PRD e DI são subtis, variáveis com a data, com a variedade e mais visíveis em condições controladas do que no campo. A redução observada na condutância estomática no PRD, apesar de pouco marcada, explicará parcialmente a manutenção do estado hídrico mais próximo das FI do que das DI. Adicionalmente a alteração da arquitectura e da dimensão do sistema radicular nas videiras PRD, em que se observou um aumento das raízes em profundidade relativamente aos outros tratamentos, pode explicar uma maior eficiência na captação da água pela planta. Relativamente ao rendimento e qualidade do fruto, observou-se uma maior concentração de antocianinas nas películas dos bagos e de fenóis totais nas videiras PRD e NI do que nas DI e FI, confirmando o impacto da rega na intercepção da luz, em particular na zona do cacho. O tipo de rega não alterou significativamente a acumulação de açúcares nos bagos e o pH do mostoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Partial root-drying: Effects on gas exchange, water use efficiency and carbon isotope composition in field-grown grapevines

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Grapevine responses to different irrigation techniques - growth, yield and fruit quality

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Low temperature impact on photosynthetic parameters of coffee genotypes Impacto de baixas temperaturas em parâmetros fotossintéticos de genótipos de cafeeiro

The objective of this work was to evaluate photoprotective mechanisms related to low positive temperatures in Coffea canephora (Conilon clones 02 and 153) and C. arabica ('Catucaí' IPR 102) genotypes, involved in cold temperature tolerance. To accomplish this, one-year-old plants were successively submitted to: temperature decrease of 0.5ºC day-1, from 25/20ºC to 13/8ºC; a three-day chilling cycle at 13/4ºC; and a recovery period of 14 days (25/20ºC). During the experiment, leaf gas exchange, chlorophyll a fluorescence and leaf photosynthetic pigment content were evaluated. Total activity of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) and ribulose-5-phosphate kinase (Ru5PK) were quantified to measure the activity of photosynthesis key enzymes. All genotypes showed low temperature sensitivity, but displayed diverse cold impact and recovery capabilities regarding the photosynthetic-related parameters studied. Catucaí IPR 102 cultivar showed better ability to cope with cold stress than the Conilon clones, especially Conilon 02, and had full recovery of leaf gas exchange, fluorescence parameters, enzymatic activity, and higher contents of the photoprotective pigments zeaxanthin and lutein.<br>O objetivo deste trabalho foi avaliar mecanismos de fotoproteção relacionados a temperaturas baixas positivas em genótipos de Coffea canephora (clones Conilon 02 e 153) e C. arabica ('Catucaí' IPR 102), envolvidos na tolerância a baixas temperaturas. Para tal, plantas com um ano de idade foram expostas sucessivamente a: decréscimo da temperatura (0,5ºC dia-1), de 25/20ºC até 13/8ºC; um ciclo de três dias a 13/4ºC; e a 14 dias de recuperação (25/20ºC). Durante o experimento, foram avaliadas as trocas gasosas, a fluorescência da clorofila a e os teores de pigmentos fotossintéticos foliares. Foram quantificadas a atividade total da ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase (Rubisco) e da ribulose-5-fosfato quinase (Ru5PK), para medir a atividade de enzimas-chave da fotossíntese. Todos os genótipos mostraram sensibilidade a baixas temperaturas, mas tolerância e capacidade de recuperação diferentes no que respeita aos diversos parâmetros fotossintéticos estudados. A cultivar Catucaí IPR 102 apresenta maior capacidade de suportar o estresse do frio que os clones de Conilon, em particular o Conilon 02, com completa recuperação dos parâmetros de trocas gasosas foliares, de fluorescência e das atividades enzimáticas, e teores mais elevados dos pigmentos fotoprotetores zeaxantina e luteína