Monitoring van de fotosynthese

Monitoring van de fotosynthese
Peter Lootens
8/06/2011
Studiedag POTPLANTEN
Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek
Eenheid Plant
www.ilvo.vlaanderen.be
Beleidsdomein Landbouw en Visserij
• Lucht ‐ CO en O2
Fotosynthese
= synthese (vorming van suikers) door gebruik te maken van licht
= vastleggen van lichtenergie in een andere energiedrager (suiker = opslag van energie + bouwsteen) voor de groei en het onderhoud van de plant
3 componenten:
•
•
•
aanvoer van CO2 van de omgeving naar de chloroplasten
lichtreacties: omzetting van lichtenergie naar chemische energie
donkerreacties: omzetting van chemische energie en CO2 tot suikers
2
• Lucht ‐
CO en O2
Fotosynthese
en respiratie
Fotosynthese =
6 CO2 + 6 H2O + licht → C6H12O6 + 6 O2
Respiratie =
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energie
3
• 2Lucht ‐ CO en O2
Aanvoer CO
• Stomata of huidmondjes
• opname/afgifte CO2/O2 • verdamping
• # 25 ‐ 2200 /mm²
• Onderzijde en/of bovenzijde
4
• 2Lucht ‐ CO en O2
Aanvoer CO
• Normale CO2‐concentratie: 380‐400 ppm
• Wijziging luchtsamenstelling:
• CO2‐dosering (meer fotosynthese)
• O2‐verwijdering (onderdrukking respiratie)
• In gesloten serre kan CO2‐concentratie dalen tot 200 ppm • Dosering tot 1000 ppm kan (tot +50% meer fotosynthese)
5
• Licht ‐ pigmenten
Proces: lichtreacties
- chlorofyl
• chlorofyl of bladgroen (a en b)
• hulppigmenten (bv. caroteen)
• samen vormen ze een antenne om licht te vangen
• omzetting lichtenergie naar chemische
energie (ATP, NADPH)
(www.cbu.edu, www.meteo.mcgill.ca )
6
• Licht ‐ bladstructuur
Proces: lichtreacties
- chloroplast
(www.wellesley.edu )
7
Proces: donkerreacties
• Calvin‐Benson cyclus:
– is afhankelijk temperatuur en niet van licht
– zal de CO2, H2O en lichtenergie (ATP en NADPH) gebruiken om suikers te maken
– belangrijkste enzym: Rubisco
(Taiz & Zeiger , 2002)
8
Fotosynthese versus respiratie
• Bruto fotosynthese (Pbruto)
• Respiratie (R) < kan gemeten worden in het donker
• Netto fotosynthese (Pnetto ) wordt gemeten
Pnetto = Pbruto ‐ R
9
Fotosynthesemeting: hoe?
Stengel
Lichtbron
Lucht IN
Blad
Cuvette
Lucht UIT
o
“CO2 lucht IN” – “CO2 lucht UIT”
10
Fotosynthesemeting: plantniveau
11
Fotosynthesemeting: lichtrespons
beperkt door licht
maximale fotosynthese
beperkt door CO2 beschikbaarheid
schermen
assimilatiebelichting
lichtcompensatiepunt
quantumefficiëntie
(donker)respiratie
(Taiz & Zeiger , 2002)
12
Fotosynthesemeting: lichtrespons
13
Fotosynthesemeting: temperatuurrespons
(Taiz & Zeiger , 2002)
14
Praktijkvoorbeelden: dagverloop hedera
15
Praktijkvoorbeelden: forcerie azalea – bewolkte dag
5
Netto fotosynthese (µmol CO2/m²s)
4
3
2
1
0
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:00
‐1
‐2
Tijd (uur)
16
Praktijkvoorbeelden: forcerie azalea – heldere dag +
assimilatielicht
5
Netto fotosynthese (µmol CO2/m²s)
4
3
2
1
0
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:00
‐1
‐2
Tijd (uur)
17
Praktijkvoorbeelden: forcerie azalea – huiskamer
5
Netto fotosynthese (µmol CO2/m²s)
4
3
2
1
0
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:00
‐1
‐2
Tijd (uur)
18
Praktijkvoorbeelden: forcerie azalea – balans
150000
bewolkte dag
125000
heldere dag
Gecumuleerde netto fotosynthese
heldere dag + assimilatiebelichting
100000
huiskamer
75000
50000
positieve balans
25000
0
0:00:00
3:00:00
6:00:00
9:00:00 12:00:00 15:00:00 18:00:00 21:00:00 0:00:00
‐25000
‐50000
negatieve balans
Tijd (uur)
19
Monitoring van de fotosynthese
• meten van de ogenblikkelijke reactie van de plant/blad op een teelthandeling, stresssituaties,… >< effect ervan op de groei is pas enkele weken later zichtbaar en bovendien is er interactie met andere teelthandelingen
• het is mogelijk te meten in de serre
• niet enkel fotosynthese wordt gemeten maar gelijktijdig ook chlorofylfluorescentie, verdamping, opening van de huidmondjes, lichtintensiteit, temperatuur (lucht en blad), CO2‐concentratie, vochtdeficiet, …
20
Vragen?
[email protected]
Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek
Eenheid Plant
www.ilvo.vlaanderen.be
Beleidsdomein Landbouw en Visserij