Photosynthesis and Rubisco kinetics in spring wheat and meadow fescue under conditions of simulated climate change with elevated CO2 and increased temperatures

Special issue. To mark the 90th anniversary of the scientific agricultural society of finland

Kevätvehnää (Triticum aestivum L.cv.Polkka)ja nurminataa (Festuca pratensis Hudson cv.Kalevi) kasvatettiin normaalissa ja kohotetussa (700 ml l -1 ) hiilidioksidissa sekä nykyisen keskilämpötilan oloissa että simuloidussa tilanteessa,jossa ilmasto on lämmennyt kolmella asteella. Lämpimämmän ilmaston simulointi tehtiin kasvihuoneessa,joka oli rakennettu koepaikkana toimivalle pellolle. CO2 -pitoisuuksien säätöä varten sekä kohotetun hiilidioksidin (eCO2 )että verrokkina olevat normaalin CO2 :n (aCO 2 )kokeet tehtiin suurissa (lä pimitta 3 m) päältä avoimissa kammioissa. Sekä vehnän että nurminadan fotosynteesinopeus oli 31 37 % isompi eCO2:ssa kuin aCO2:ssa koko kasvukauden ajan, joskin vehnällä ero eCO2:n ja aCO2:n välillä pieneni,kun fotosynteesiteho laski molemmissa käsittelyissä 10 13 päivää ennen keltatuleentumista.Ilmarakojen johtavuus oli molemmilla koekasveilla 23 36 % pienempi eCO2:ssa kuin aCO2:ssa. Ribuloosi-1,5,-bisfosfaatti karboksylaasi-oksygenaasi (Rubisco)-entsyymin määrä ja aktiivisuus laskivat vehnällä eCO2:ssa, paitsi kohotetun lämpötilan oloissa vuonna 1993, jolloin vehnän sato nousi selvästi eCO2:ssa. Nurminadalla Rubiscon määrä ja aktiivisuus eivät riippuneet hiilidioksidi käsittelystä. Tulokset viittaavat siihen,että biokemiallista sopeutumista kohotettuun hiilidioksidiin tapahtuu vain,jos fotosynteesituotteille ei ole tarjolla riittävän suurta nielua (sink).Vehnän nielun kokoa voidaan kasvattaa jalostamalla uusia, runsassatoisia lajikkeita,jotka hyötyvät paremmin tulevaisuuden kohonneesta CO2 -pitoisuudesta.Nurminadan nielukokoa voidaan säädellä leikkaamalla nurmea sen kasvua vastaavasti.