Alta concentrazione di CO2 aumenta respirazione delle piante, con potenziali ripercussioni del clima e colture




Lo studio, condotto da ricercatori presso la University of Illinois e il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, è pubblicato questa settimana negli Atti della National Academy of Sciences.

Le piante rimuovono CO2 dall'atmosfera e rendere gli zuccheri attraverso la fotosintesi. Ma anche rilasciare un po 'di CO2 durante la respirazione come usano gli zuccheri per generare energia per l'auto-mantenimento e la crescita. Come influisce elevata di CO2, quindi respirazione delle piante influenzerà i futuri approvvigionamenti di generi alimentari e la misura in cui le piante in grado di catturare CO2 dall'aria e conservarla come carbonio nei loro tessuti.



Mentre vi è un ampio consenso che i livelli di CO2 atmosferica superiore stimolano la fotosintesi nelle piante C3, come la soia, che il consenso su come l'aumento dei livelli di CO2 sarà effetto della respirazione piantare.

"C'è stato un sacco di polemiche su come impianto di respirazione risponde a livelli elevati di CO2", ha detto I. biologia vegetale professore Andrew Leakey, che ha condotto lo studio. "Alcuni studi suggeriscono che sintesi passerà il 18 per cento, alcuni suggeriscono che non cambierà, e alcuni suggeriscono che aumenterà fino al 11 per cento."

Capire come le vie respiratorie risponde quando le piante sono coltivate a elevata CO2 è fondamentale per ridurre questa incertezza, Leakey ha detto. La sua squadra utilizzato microarray, uno strumento genomico può rilevare cambiamenti nell'attività di migliaia di geni in una volta, per scoprire quali geni nelle piante alte CO2 sono passati ad un livello superiore o inferiore della soia cresciuta a livelli CO2 corrente.

Invece di valutare piante coltivate in camere in una serra, come la maggior parte degli studi hanno fatto, la squadra di Leakey ha utilizzato l'arricchimento di concentramento all'aperto (soia FACE) impianto a soia Illinois. Questo laboratorio di ricerca all'aperto può esporre un campo di soia ad una varietà di livelli di CO2 nell'atmosfera - senza isolare le piante da altri agenti atmosferici quali pioggia, sole e insetti.

Alcune delle piante sono stati esposti a livelli di CO2 nell'atmosfera di 550 parti per milione (ppm), il livello previsto entro il 2050, se le tendenze attuali continuano. Questi sono stati confrontati con i livelli di CO2 coltivate in ambiente (380 ppm) dell'impianto.

I risultati sono stati sorprendenti. Almeno 90 diversa codifica la maggior parte delle reazioni enzimatiche cascata geni chimici che regolano la respirazione stati on (espressa) a livelli superiori a soia coltivata in alta CO2. Questo spiega come le piante erano in grado di utilizzare la maggiore offerta di zuccheri dalla fotosintesi stimolato ad alta CO2 per la produzione di energia, Leakey ha detto. Il tasso di respirazione è aumentato del 37 per cento ai livelli elevati di CO2.

L'aumento della respirazione è probabile a sostenere un maggiore trasporto degli zuccheri dalle foglie di un'altra parte di crescita della pianta, compresi i semi, Leakey detto.

"L'espressione di oltre 600 geni è stato alterato da CO2 elevata in totale, che ci aiuterà a capire come la risposta è regolata e anche, auspicabilmente, produrre colture che migliori risultati in futuro," ha detto.

Fonte: University of Illinois a Urbana-Champaign



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