Differences between C3 (Hordeum vulgare L.) and C4 (Panicum miliaceum L.) plants with respect to their resistance to water deficit
Date |
---|
2011 |
C4 metabolizmas yra pranašesnis už C3 metabolizmą sauso klimato sąlygomis dėl CO2 koncentracijos mechanizmo, kuris ląsteles apsaugo nuo CO2 trūkumo ir žiotelėms leidžia ilgesnį laiką būti užsivėrusioms. Tačiau sausros sukelti metabolizmo sutrikimai gali viršyti užsivėrusių žiotelių nulemtą atsparumą. Tyrimų tikslas – nustatyti atsparumo sausrai skirtumus tarp C3 augalo vasarinio miežio (Hordeum vulgare L.) ir C4 augalo paprastosios soros (Panicum miliaceum L.), vertinant sąlygiškai silpnos ir stiprios sausros poveikį augalų augimui, fotosintezės intensyvumui, dujų apykaitai bei membranų lipidų peroksidacijai. Sorų augimas buvo stipriau slopinamas nei miežių: atitinkamai silpna ir stipria sausra paveiktų miežių aukštis sumažėjo 5,0 ir 15,4 %, sorų – 18,7 ir 28,9 %. Augalų augimui silpna sausra neturėjo esminės įtakos, o stipri sausra miežių sausą biomasę sumažino 12,7 %, sorų – 17,7 %. Kita vertus, sorų fotosintezė buvo atsparesnė vandens trūkumui. Be to, soroms buvo būdinga gerokai mažesnis žiotelių pralaidumas, transpiracija, tarpląstelinė CO2 koncentracija bei lipidų peroksidacija ir didesnis vandens naudojimo efektyvumas, palyginti su miežiais. Miežiai pasižymėjo geresne geba atsigauti po sausros poveikio: augalus paveikus silpna sausra, jų augimas ir fotosintezė pasiekė ikikontrolinį lygį. Tyrimų rezultatai parodė, kad C4 augalų atsparumas sausrai gali būti nulemtas silpnesnio oksidacinio streso ir didelio vandens naudojimo efektyvumo. Kita vertus, metabolizmo sutrikimų, tiesiogiai nesusijusių su žiotelių laidumu, fotokvėpavimu ir oksidaciniu stresu, tačiau lemiančių C4 augalų augimo slopinimą, priežastys yra neaiškios; siekiant įrodyti paprastosios soros pritaikomumą auginti šiltėjančio klimato sąlygomis, šias priežastis vertėtų nustatyti atliekant papildomus tyrimus.
C4 photosynthetic pathway has an advantage over the C3 photosynthesis in arid environments due to a CO2 concentrating mechanism, enabling prolonged stomatal closure. However, the question arises if the metabolic limitations do not outweigh the stomatal limitations in the case of a severe water deficit. The aim of this research is to investigate the differences of drought resistance between C3 plant spring barley (Hordeum vulgare L.) and C4 plant common millet (Panicum miliaceum L.) according to the impact of relatively slight and severe drought on growth, photosynthetic apparatus and membrane oxidative damage. The growth of the millet plants was impaired more seriously than that of the barley plants. The height of slight or severe drought-treated barley decreased by 5.0% and 15.4% of control level, compared to the height decreased by 18.7% and 28.9% respectively for the millet plants. No statistically significant decrease in shoot dry weigh was detected after slight drought, whereas the strong drought reduced accumulation of shoot dry biomass of barley and millet by 12.7% and 17.7%, respectively. The photosynthetic rate of the millet plants was less affected in comparison to barley. Considerably lower stomatal conductance, transpiration rate, intercellular CO2 concentration, lipid peroxidation and higher water use efficiency (WUE) were detected for the millet plants. However, the growth and the photosynthetic rate of barley plants were more able to recover during the period of re-watering. Our results suggest that the advantages of the C4 photosynthetic pathway could lead to higher drought resistance due to lower oxidative stress (determined by an absence of photorespiration) and higher WUE. On the other hand, the contribution of non-stomatal and redox-independent limitations of growth remains to be elucidated.
Journal | IF | AIF | AIF (min) | AIF (max) | Cat | AV | Year | Quartile |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Zemdirbyste-Agriculture | 0.327 | 1.439 | 1.439 | 1.439 | 1 | 0.227 | 2011 | Q3 |
Journal | IF | AIF | AIF (min) | AIF (max) | Cat | AV | Year | Quartile |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Zemdirbyste-Agriculture | 0.327 | 1.439 | 1.439 | 1.439 | 1 | 0.227 | 2011 | Q3 |
Journal | Cite Score | SNIP | SJR | Year | Quartile |
---|---|---|---|---|---|
Zemdirbyste | 0.5 | 0.234 | 0.219 | 2011 | Q4 |