Paljasseemnetaimede mesofülli juhtivus

Autor: Veromann-Jürgenson, Linda-Liisa
Přispěvatelé: Tosens, Tiina, Niinemets, Ülo, Flexas, Jaume (opponent)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
DOI: 10.15159/emu.71
Popis: A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Applied Biology. Mesophyll conductance is the CO2 diffusion efficiency through the leaf from the substomatal cavity to chloroplasts located in plant cells. It is an important step determining photosynthetic efficiency next to photosynthetic biochemistry and stomatal conductance. Mesophyll conductance limits photosynthesis and therefore plant growth. Hence, ignoring mesophyll conductance in vegetation models results in mistakes in estimating the carbon cycle. Gymnosperms were so far the most understudied plant group in terms of photosynthetic limitations and mesophyll conductance, despite the relatively higher importance of these factors in evolutionarily older plant groups like gymnosperms. Furthermore, gymnosperms are ecologically, economically and evolutionarily highly significant. For example, 40% of all forests are estimated to consist of gymnosperms. I studied the role of mesophyll conductance in limiting photosynthesis and its underlying foliage anatomical characteristics in gymnosperms. Gymnosperms had lower average mesophyll conductance than angiosperms and it was the key limiter of photosynthesis across the sample. The mesophyll conductance of gymnosperms was mainly determined by the abundance of chloroplasts lining the cell walls facing the intercellular airspace and mesophyll cell wall thickness, where species that had more chloroplasts lining the intercellular airspace and thinner cell walls also had higher mesophyll conductance. The share of photosynthetic limitation by mesophyll compared to stomata and biochemistry depended on foliage shape. Gymnosperms resembled evolutionarily older groups like horsetails in some photosynthetic traits, while in others they resembled robust-leaved angiosperms adapted to dry environments. However, the combined physiology and anatomy traits illustrate a unique set of adaptations in gymnosperms proving that the role of mesophyll conductance and the effect of its underlying structural traits cannot be simply generalized across different plant clades. It has been suggested that the lower mesophyll conductance and the anatomical traits determining it give gymnosperms and advantage over angiosperms in the changing climate. Mesofülli juhtivuseks nimetatakse süsihappegaasi difundeerumise kiirust läbi lehe õhulõhedealusest ruumist taimerakkudes asuvate kloroplastideni. Fotosünteesi biokeemia ja õhulõhede juhtivuse kõrval on see tähtis fotosünteesi efektiivsust määrav etapp. Mesofülli juhtivus piirab fotosünteesi kiirust ning seega taimede kasvu. Seetõttu põhjustab mesofülli juhtivuse ignoreerimine vegetatsioonimudelites eksimusi süsinikuringe prognoosimises. Hoolimata fotosünteesi limiteerivate tegurite ja mesofülli juhtivuse olulisusest just evolutsiooniliselt vanapärastel liikidel nagu paljasseemnetaimed, olid nad senini suhteliselt vähe uuritud. Samas on paljasseemnetaimed nii ökoloogiliselt, majanduslikult kui ka evolutsiooni uurimise seisukohalt äärmiselt tähtis rühm. Näiteks koosneb maailma metsadest hinnanguliselt 40% paljasseemnetaimedest. Doktoritöös uurisin mesofülli juhtivuse rolli paljasseemnetaimede fotosünteesi kiiruse piiramisel ja seda mõjutavaid lehe anatoomilisi tegureid. Leidsin, et võrreldes õistaimedega, on neil mesofülli juhtivus keskmiselt madalam ja olulisem fotosünteesi limiteerija. Paljasseemnetaimede mesofülli juhtivus sõltus kõige rohkem rakuvaheruume ääristavate kloroplastide hulgast ning mesofülli rakuseinte paksusest: liikidel, millel oli suhteliselt rohkem kloroplaste tihedalt rakuseinte vastas ja mille rakuseinad olid õhemad, oli ka mesofülli juhtivus parem ja fotosüntees kiirem. Mesofülli juhtivuse osakaal fotosünteesi piiramisel sõltus ka lehe kujust. Mõni fotosünteesi määrav tegur sarnanes paljasseemnetaimedel pigem vanapärasemate taimerühmade nagu osjadega ja mõni paksuleheliste kuivadele tingimustele kohastunud õistaimedega. Kogupildis moodustavad paljasseemnetaimed siiski fotosünteesi limitatsioonide ja lehe anatoomia osas unikaalse rühma, mistõttu ei ole võimalik õistaimedel leitud tulemusi vabalt paljasseemnetaimedele üle kanda. Arvatakse, et paljasseemnetaimede väike mesofülli juhtivus ja seda määravad anatoomilised tegurid annavad neile kliimamuutustes õistaimede ees eelise. This research was supported by the European Commission through the European Regional Fund (the Centre of Excellence EcolChange “Ecology of Global Change: natural and managed ecosystems” (project 2014-2020.4.01.15-0002), and DoRa 6 (Foundation Archimedes)), and the Estonian Ministry of Science and Education (institutional grant IUT-8-3, personal grants PUT1409 and PUT1473). The publication of this thesis was supported by the Estonian University of Life Sciences.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: