Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Fotoszintézis IV. A fotoszintézis élettani és ökofiziológiai vonatkozásai.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Fotoszintézis IV. A fotoszintézis élettani és ökofiziológiai vonatkozásai."— Előadás másolata:

1 Fotoszintézis IV. A fotoszintézis élettani és ökofiziológiai vonatkozásai

2 A fotoszintézis fiziológiai és ökológiai vonatkozásai Limitáló környezeti tényezők: fény, CO 2, hőmérséklet -legfontosabb metabolikus lépések: Rubisco aktivitás a RuBP regenerációja trióz-P metabolizmus

3 Energia fluxus (W, J) helyett foton fluxus sűrűség (molm -2 s -1 ) PAR: fotoszintetikusan aktív sugárzás ( nm, 2000 μ mol m -2 s -1 teljes napfényben) Abszorbeált, transzmittált és reflektált fény (10-15% veszteség) A fény

4 Az összes beeső fényenergia %-os hasznosulása…

5 A levél által elnyelt, átengedett és reflektált fény %-os arányai

6 A távoli vörös tartomány jelentősége…

7 Az árnyék elkerülése „fény növények” „árnyék növények” Pfr/Pössz szármegnyúlás 0,20,40,6

8 A szomszéd érzékelése

9 A levél hőmérsékletének szabályozása A Bowen arányszám Bowen arány: Közvetlen (vezetéssel és áramlással) hőleadás evaporációs hőleadás A Bowen arányszám -alacsony, ha van transzspiráció és a levél és a levegő hőmérséklete megegyezik (pl. öntözött pázsit); -- negatív, ha a transzsiráció következtében a levél hőmérséklete kisebb, mint a levegőé (pl. gyapot levél); -- nagy (végtelen), ha zártak a sztómák (pl. sivatagi növények, kaktuszok)

10 A levél anatómiája fényen és árnyékban Rosta-hatás, fényvezetés, fényszórás Kloroplasztisz rendeződés és levélmozgás Nap-követő mozgás, dia- és paraheliotropizmus A fény spektrális megoszlása árnyékban: a fitokróm szerepe kompetícíó és adaptáció

11 A levél anatómiája a fényintenzitástól függően Fényen nőtt levél Árnyékban nőtt levél

12 A fénylevelek nagyméretű oszlopos alapszövettel és több sejtsoros mezofillummal rendelkeznek: így optimálisan hasznosítják a fényt. Az árnyéklevelekben a fénybegyűjtő komplex aránya nagyobb a reakciócentrumhoz viszonyítva, mint a fénylevelekben.

13 A fotoszintetikus apparátus komponenseinek aránya erős és gyenge fényben

14 A jobb fénykihasználást szolgálja a kloroplasztiszok mozgása is Felülnézetből: (a) árnyékban; (b) átlagos fényintenzitáson; (c) fénystressznél A „szűrőhatás”

15 Az epidermisz réteg sejtjei mint fénykollektorok

16

17 Sok fajnál a levéllemez fénykövető mozgást mutat: heliotropizmus Diaheliotropizmus: fénykövető mozgás (maximális besugárzás) Eredeti pozíció 4 óra ferde irányból való megvilágítás után Paraheliotropizmus: fénytől való elfordulás (minimális besugárzás)

18 A fotoszintézis intenzitásának napszaki változása burgonyánál

19 Napszaki változások az Opuntia ficus-indica esetében

20 A fényintenzitás szerepe Fényintenzitás és [CO 2 ], O 2 Hőmérséklet, a kvantumhasznosítás hőmérséklet függése

21 A CO 2 fixáció a fényintenzitás függvényében A CO 2 fixáció a fényintenzitás függvényében: a dózisgörbe kompenzációs pont ("sötét légzés") lineáris szakasz (kvantumhatásfok!) telítődés (metabolikus hatásfok)

22 A fotoszintézis intenzitása a fényintenzitással növekszik: a kompenzációs pontnál a légzés CO 2 termelése egyenlő a fotoszintézis CO 2 fogyasztásával

23 A fénynövények fotoszintetikus hatékonysága magasabb telítődési értéket mutat és kompenzációs pontjuk is magasabban van, mint az árnyéknövényeké

24 Egy árnyéknövény fotoszintézisének intenzitása

25 Fotoszintézis és komponensei ökológiai méretekben

26 Nagy fényintenzitás (fénystressz) esetén reaktív oxigén formák keletkeznek, ami degradálja a fotoszintetikus apparátust: fénygátlás

27 A fotoszintézis fénygátlása (fotoinhibíció)

28 P680 + /Feo - TyrZ + /P680 + Akceptor oldali fotoinhibíció Donor oldali fotoinhibíció

29 A xantofill (VAZ) ciklus Szerepe: Energia disszipáció, nem-fotokémiai kioltás

30 A xantofill (VAZ) ciklus Lumen Sztróma pH optimum: 5,2 pH optimum: 7,5

31 A széndioxid Biokémiai reakciói a parciális nyomástól (mólfrakció x össznyomás) függenek - az üvegház hatás -kutikula (átjárhatatlan) -gáz fázis: sztómanyílás sztóma alatti üreg sejtközötti légterek - folyadék fázis: sejtfal, citoszól, kloroplasztisz limitáló tényező: a sztómaellenállás (regulálható!)

32 CO 2 asszimiláció az intercelluláris CO 2 konc. (c i ) függvényében - c i számolható a CO 2 asszimiláció (A) és sztómaellenállás (r), ill. vezetőképesség (g = 1/r) ismeretében: c i = c a - (1.6 AP/g), ahol c a = CO 2 parciális nyomása a levegőben, P = atmoszférikus nyomás. C 3 -as és C 4 es növények, CO 2 -kompenzációs pont Vízhasznosítási hatékonyság (WUE) WUE = A/E = (c a - c i )/1.6(e i - e a ) E = evaporáció, e = a víz parciális nyomásai. 1/WUE = transpirációs hányados

33 C 3 és C 4 levélszerkezet A C 4 -es növények anatómiája szembeszökően különbözik a C 3 -as növényekétől. Csak a C 4 -es növényekben találhatók a jellegzetes morfológiájú hüvelyparenchima (bundle sheath) vagy Kranz sejtek. A széndioxid elsődleges kötését a foszfoenol- piroszőlősav (PEP) karboxiláz enzim katalizálja a mezofill sejtek citoplazmájában.

34

35 C 3 -as és C 4 -es növények fotoszintézise a fényintenzitás (A) és az intercelluláris tér CO 2 koncentrációjának (B) függvényében Fényintenzitás A B C-3 C-4

36 C 3 -as és C 4 -es növények fotoszintézise a külső és az intercelluláris tér CO 2 koncentrációjának függvényében

37 A C4-es növények fotoszintetikus hatékonyságának hőmérsékleti optimuma magasabb értéknél található, mint a C3-as növényeké

38 A kvamtumhasznosítási tényező

39

40 12 C és 13 C megkülönböztetés Atmoszférikus CO 2 : 12 C – 98,9% 13 C – 1,1% 14 C – % -izotóp összetétel, δ 13 C‰ = (R minta /R standard –1) x izotóp diszkrimináció, Δ 13 C‰ = (R levegő /R növény –1) x C 3 -as növények δ 13 C = -28‰ rubisco: δ 13 C = -30‰ -C 4 -es δ 13 C = -14‰ PEP karboxiláz: δ 13 C = ‰ CAM növények: δ 13 C = a két érték között (vízellátottságtól függően) -a C 4 -es út 7 millió évvel ezelőtt fejlődött ki.

41 12 C és 13 C megkülönböztetés

42 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Fotoszintézis IV. A fotoszintézis élettani és ökofiziológiai vonatkozásai."

Hasonló előadás


Google Hirdetések