Mecanismos de aclimatación de la asimilación fotosintética de carbono a los aumentos de CO2 y temperatura del aire en el trigo

Abstract

Se ha previsto que a finales de este siglo el CO2 de la atmósfera será el doble del actual y la temperatura aumentará unos 4 ºC . La exposición prolongada al CO2 elevado puede disminuir la capacidad de carboxilación catalizada por el enzima Rubisco. No esta claro si los estomas experimentan una aclimatación al CO2 elevado paralela o independiente de la fotosíntesis. De igual modo, la estimulación a corto plazo de la fotosíntesis por el CO2 elevado depende estrechamente de la temperatura. Los objetivos de esta Tesis Doctoral fueron conocer si las respuestas de la conductancia de los estomas y la fotosíntesis al CO2 elevado se modifican por acción de la temperatura y si estomas y fotosíntesis se aclimatan al CO2 elevado separada o independientemente. Además, se propuso averiguar si la respuesta de la fotosíntesis a la temperatura se modifica con el crecimiento en CO2 y temperatura elevados.Para ello, se realizaron experimentos en Camaras de Gradiente de Temperatura en campo y en cámaras de cultivo, todos ellos con 360 y 700 ?mol/mol de CO2 y, en el campo, con temperaturas ambientales y 4 ºC más altas.La conductancia y la fotosíntesis tuvieron una respuesta de aclimatación al CO2 alto distinta de la respuesta directa a este factor. Esta aclimatación ocurre en paralelo, excepto cuando las plantas crecen en temperatura elevada. En CO2 elevado, las velocidades máximas de carboxilación y de transporte de electrones aumentan su respuesta al incremento de la temperatura, y además mejora la especificidad de la Rubisco para el CO2 frente al O2. Se concluye que, además de alterar la cantidad de Rubisco, el crecimiento en CO2 elevado tiene efectos adicionales importantes en la capacidad de transporte de electrones y en la cinética de la Rubisco, que tendrán un efecto beneficioso en el reajuste de la fotosíntesis al calentamiento global.

Atmospheric CO2 has been anticipated to double the current concentrations by the end of this century, while temperatures increase by about 4 ºC. Prolonged exposure to elevated CO2 can decrease the capacity of the Rubsico enzyme-catalized carboxylation capacity. It is not clear whether the stomata experience a CO2 acclimation parallel or independent from photosynthesis. Moreover, short-term stimulation of photosynthesis by elevated CO2 is closely dependent on temperature.The aims of this Ph. D. Thesis were to know whether the responses to elevated CO2 of stomatal conductance and photosynthesis are modified by temperature, and whether stomata and photosynthesis acclimate to elevated CO2 separaley or independently. In addition, the modification of photosynthesis temperature response by growth in elevated CO2 was investigated.To approach the described objectives, experiments were performed under Temperature Gradient Chambers in the field and in growth rooms, all of them with 360 and 700 ?mol/mol CO2 and, in the field, with ambient and 4 ºC warmer temperatures.Stomatal conductance and photosynthesis had acclimatory responses to high CO2 wich differed from the direct responses to this factor. These CO2 acclimations occur in parallel, except when plants were grown in warmer temperatures.The temperature responses of the maximum rates of carboxylation and electron transport were enhanced by elevated CO2. Moreover, Rubisco specificity for CO2 relative to O2 is improved in elevated CO2.It is concluded that, in addition to altering the amount of Rubisco, growth in elevated CO2 has important additional effects on electron transport capacity and on Rubisco kinetics, wich will have a beneficial effect on photosynthesis readjustment to global warming.