Photosynthesis in leaf disks as a measure of photosynthetic capacity in crop plants

Abstract

V předcházející práci (Bartoš, Kubín aŠetlík 1960) definovali jsme kapacitu fotosynthesy listů dané rostliny nebo populace rostlin jako intensitu fotosynthesy vzorků z těchto listů ve standardních a pokud možno optimální Výsledky uvedené v této práci svéděí o tom, že fotosynthesa jednotlivých vzorků z listů rostlin v populaci odrůdy je poměrně málo variabilní hodnota. Proto lze vymezit průměrnou fotosynthetickou kapacitu odrůdy (za daných podmínek pěstování) velmi přesně i na vzorcích z poměrně malého poětu rostlin, např. 12 až 32. Fotosynthetickou kapacitu jsme měřili metodou přírůstků sušiny v terčících z listů. Využili jsme specifických výhod, které má tato metoda pro srovnávací pokusy a porovnávali jsme fotosynthetickou kapacitu populací různých odrůd kulturních rostlin pěstovaných ve stejných podmínkách. Zjistili jsme, že v některých případech není možno prokázat rozdil (při P=0,05) mezi populacemi různých odrůd téhož druhu v průměrné kapacitě fotosynthesy, jindy jsme nalezli malý průkazný rozdíl. Populace odrůd, náležejících různým druhům, liší se co do fotosynthetické kapacity někdy podstatně, jindy velmi málo. Největší diference jsme nalezli ve fotosynthetické kapacitě mezi jednotlivými rostlinami v dané populaci, avšak ani ty nepřesahují zpravidla 50%. Obdobně se liší i jednotlivé listy na rostlině. Při posuzování výsledků v práci uvedených je důležité si uvědomit, že jsme neměřili fotosynthetickou kapacitu při nasycení světlem. Proti původnímu záměru a proti očekávání zvolená intensita osvětiení, (1,8. 10⁵ erg/cm² sec) nestačí na nasycení fotosynthesy terčíků asimilačního pletiva; závislost jejich fotosynthesy na intensitě světla má zřejmě poněkud jiný charakter, nežli se běžně udává pro listy vyšších rostlin. In a previous communication (Bartoš, Kubín andŠetlík 1960) a method was reported, which makes it possible to measure the average rate of photosynthesis in a representative sample of a large number of leaves. The sampling is made by cutting out disks of leaf tissue, following a definite pattern. Isolated leaf disks are then illuminated under controlled conditions and the rate of photosynthesis is estimated by weighing the increment of dry matter in a given time interval. Data published in the present paper demonstrate that this method can be successfully used for a characterisation of photosynthetic capacity (specific rate of photosynthesis, seeBartoš, Kubín andŠetlík 1960). Both specific values for individual plants and average values for homogenous plant populations may be estimated with very good accuracy. One of the chief factors which render this possible is obviously the surprising homogeneity of the photosynthetic tissue of leaves. Samples of very small size may serve as representative of a large total leaf area, e.g. of a population under field conditions. Preliminary results of comparative investigations suggest that, with the plant varieties examined, differences in photosynthetic capacity are not very great, both between and within populations of diverse varieties. Differences as large as 50% have been encountered so far solely between values of photosynthetic capacity estimated for individual plants in a population. On the other hand, values of average photosynthetic capacity in populations of crop plant varieties within one species or genus are, as a rule, not very distinct and quite often no statistically significant difference can be demonstrated in such cases. Even if the varieties belong to different genera, differences in photosynthetic capacity in their populations greater than some 50% have been found only as an exception. In considering all these results one important fact must be taken into account, i.e. the intensity of illumination in the apparatus. Contrary to what was intended and awaited, the radiation intensity used was not high enough to saturate photosynthesis in leaf disks. The light dependence of photosynthesis in isolated portions of leaf tissue apparently has a somewhat different character from that usually assumed for intact leaves of higher plants. В предыдущем сообщении мы предложили определять фотосинтетическую мощь ассимиляционной ткани (потенциальную скорость фотосинтеза) листьев данного растения или данного травостоя по скорости фотосинтеза измеряемого на образцах из этих листьев в стандартных и по возможности оптимальных условиях. Результаты настоящей работы показывают, что в скорости фотосинтеза образцов взятых из листяев отдельных растений в травостое данного сорта не существуют выразительные разницы. Это позволяет определить для растений данного сорта (в данных условиях вырашивания) значение фотосинтетической мощи с удовлетворительной точностью (±5% при P=0,05) при сравнительно небольшом числе входящих в опыт растений или образцов (в наших опытах от 12 до 32). Фотосинтетическую мощь мы определяли в изолированных из листьев образцах («дисках») методом привеса сухого вещества. Пользуясь спедифическими преимуществами этого метода для такого рода измерений, мы сравнивали фотосинтетическую мощь как у различных сортов и видов культурных растений, так и у отдельных растений того-же сорта. Было установлено, что травостои различных сортов принадлежащих одному виду и выращиванные в техже условиях, как правило, очень иезначительно отличаются по средним значенирм фотосинтетической мощи или даже между ними нельзя найти никакой статистически доказательной разницы. Даже и между сортами различных видов и семейств выразительные разницы встречаются очень редко. Вольшая разнообразность везультатов наблюдается при оценке фотосинтетической мощи отдельных растений данного сорта. Но и здесь разницы, как правило, не выходят за пределы ±50% Подобного рода различия являются типичными и для отдельных листьев одного растения. Рассматривая все резулятаты приведеппые в настоящей работе, надо иметь ввиду, что при измерениях фотосинтеза изолировнных из листьев овразцов не было доститнуто осуществленная в аппарттуре интенсивпость освещения, 1,8.10⁵ эрг/см². сек, недостаточна для насыщения фотосинтетического аппарата образцов из листьев. Это, конечно, не согласуется с распространенными в литературе взглядами на характер световой кривой у листьев кулятрурных расрений.