C3 photosynthesis C4 photosynthesis

C3 photosynthesis C4 photosynthesis CAM photosynthesis Phenotypic plasticity Temperature acclimation Temperature adaptation
Electronic supplementary material
The online version of this article (doi:10.1007/s11120-013-9874-6) contains supplementary material, which is available to authorized users.
Introduction
Global climate change is resulting in increases in the daily, seasonal, and annual mean temperatures experienced by plants. Moreover, climate change will increase the intensity, frequency, and duration of abnormally low and high temperatures (Wagner 1996; Tebaldi et al. 2006; Christensen et al. 2007). Temperature limits plant growth and is also a major determining factor in the distribution of plants across different environments (Mittler 2006). Since plants cannot move from unfavorable to favorable temperature conditions, the ability to withstand and/or acclimate to environmental temperature variation is essential for plant survival. Since photosynthesis has long been recognized as one of the most temperature-sensitive processes in plants, understanding the physiological processes that underlie the temperature response of photosynthesis and its acclimation is important to both agriculture and the environment.
The temperature response of photosynthesis can be described with a parabolic curve having an optimum temperature, and thus photosynthesis is inhibited at both low and high temperatures (Berry and Björkman1980). Most plants show considerable capacity to adjust their photosynthetic characteristics to their growth temperatures. The most typical phenomenon is a shift in the optimum temperature of photosynthesis as the growth temperature changes or with seasonal temperature shifts, which allows the plant to increase photosynthetic efficiency at their new growth temperature (Berry and Björkman 1980; Yamori et al. 2005,2006a, 2008, 2010b). From the desert to the arctic, plants also demonstrate extensive physiological and biochemical adaptation to the large environmental range in temperature. The inherent ability for temperature acclimation of photosynthesis can thus be expected to be different among plants utilizing differing photosynthetic pathways [e.g., among C3, C4, and crassulacean acid metabolism (CAM) plants]. C4 plants are often associated with relatively arid regions with high temperatures, such that C4 plants may have a greater ability for photosynthetic acclimation to high temperature than C3 plants (e.g., Oberhuber and Edwards 1993; Kubien and Sage 2004; Osborne et al. 2008). Interestingly, even within C3 plants, interspecific differences in temperature acclimation of photosynthesis have been observed. For example, the inherent ability for temperature acclimation of photosynthesis appears to differ between temperate evergreen species and tropical evergreen species (Hill et al. 1988; Read 1990; Cunningham and Read 2002), between cold sensitive species and cold tolerant species (Yamori et al. 2010b), and even among ecotypes of the same species, depending on their original habitats (Björkman et al. 1975; Pearcy 1977; Slatyer 1977). However, Campbell et al. (2007) found no difference in the level of temperature acclimation of photosynthesis among grasses, forbs, and woody plants. Thus, there is a discrepancy between studies in the inherent ability for photosynthetic temperature acclimation between groups, and we need to understand this phenomenon to predict how changing temperatures will alter plant photosynthetic responses.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สังเคราะห์ด้วยแสงการสังเคราะห์ด้วยแสง CAM สังเคราะห์ด้วยแสง C4 C3 plasticity ไทป์อุณหภูมิ acclimation อุณหภูมิปรับวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ส่งเสริมการขายรุ่นออนไลน์ของบทความนี้ (doi:10.1007 / s11120-013-9874-6) ประกอบด้วยวัสดุส่งเสริมการขาย ซึ่งเป็นผู้ได้รับอนุญาตใช้แนะนำเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกจะเกิดเพิ่มขึ้นทุกวัน ฤดูกาล และประจำปีหมายถึงอึดอัดประสบการณ์ โดยพืช เปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะเพิ่มขึ้นยิ่งไปกว่านั้น ความเข้ม ความถี่ และระยะเวลาของอุณหภูมิสูง และต่ำอย่างผิดปกติ (วากเนอร์ 1996 Tebaldi et al. 2006 คริสเตนเซ่น et al. 2007) อุณหภูมิที่จำกัดการเจริญเติบโตของพืช และเป็นยังหลักเป็นตัวกำหนดในการกระจายของพืชในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน (Mittler 2006) เนื่องจากพืชไม่สามารถย้ายจากร้ายไปดีอุณหภูมิสภาพ ความสามารถในการทนต่อ หรือ acclimate การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อความอยู่รอดของพืช เนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสงได้รับการยอมรับเป็นกระบวนการสำคัญที่สุดอุณหภูมิในพืช การทำความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการสรีรวิทยาที่อยู่ภายใต้การตอบสนองต่ออุณหภูมิของการสังเคราะห์ด้วยแสง และของ acclimation เป็นสำคัญเพื่อการเกษตรและสิ่งแวดล้อมสามารถอธิบายการตอบสนองต่ออุณหภูมิของการสังเคราะห์ด้วยแสงโค้งจานมีอุณหภูมิเหมาะสม และดังนั้น ห้ามการสังเคราะห์ด้วยแสงที่อุณหภูมิต่ำ และสูง (เบอร์รี่และ Björkman1980) พืชส่วนใหญ่แสดงกำลังการผลิตจำนวนมากเพื่อปรับปรุงลักษณะ photosynthetic อุณหภูมิการเจริญเติบโต ปรากฏการณ์ทั่วเป็นกะในอุณหภูมิที่เหมาะสมของการสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นการเจริญเติบโตการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ หรืออุณหภูมิฤดูกาล กะ ซึ่งช่วยให้โรงงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ photosynthetic อุณหภูมิของพวกเขาใหม่เจริญเติบโต (Berry และ Björkman 1980 Yamori et al. 2005, 2006a, 2008, 2010b) จากทะเลทรายไปอาร์กติก พืชสาธิตอย่างละเอียดสรีรวิทยา และชีวเคมีปรับช่วงสิ่งแวดล้อมขนาดใหญ่อุณหภูมิยัง จึงสามารถคาดหวังความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับอุณหภูมิ acclimation สังเคราะห์ด้วยแสงเป็นจะแตกต่างกันระหว่างพืชใช้มนต์ photosynthetic แตกต่างกัน [เช่น ระหว่าง C3, C4 และพืชเผาผลาญกรด (CAM) crassulacean] พืช C4 มักเชื่อมโยงกับภูมิภาคที่ค่อนข้างแห้งแล้งมีอุณหภูมิสูง เช่นว่าพืช C4 อาจมีความสามารถมากกว่าสำหรับ photosynthetic acclimation อุณหภูมิสูงกว่าพืช C3 (เช่น Oberhuber และเอ็ดเวิร์ด 1993 Kubien และปราชญ์ 2004 ออสบอร์น et al. 2008) เป็นเรื่องน่าสนใจ แม้ภายในพืช C3, interspecific ต่าง acclimation อุณหภูมิของการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ถูกตรวจสอบ ความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับอุณหภูมิ acclimation สังเคราะห์ด้วยแสงปรากฏแตกต่างระหว่างสายพันธุ์เอเวอร์กรีนแจ่มและพันธุ์เอเวอร์กรีนเขตร้อน (Hill et al. 1988 ตัวอย่าง อ่าน 1990 คันนิงแฮมและอ่าน 2002), ระหว่างสายพันธุ์ที่สำคัญเย็นและเย็นป้องกันความผิดพลาดชนิด (Yamori et al. 2010b), และแม้กระทั่ง ใน ecotypes พันธุ์เดียวกัน ขึ้นอยู่กับการอยู่อาศัยเดิม (Björkman et al. 1975 Pearcy 1977 Slatyer 1977) อย่างไรก็ตาม Campbell et al. (2007) พบไม่แตกต่างในระดับของ acclimation อุณหภูมิของการสังเคราะห์ด้วยแสงระหว่างหญ้า forbs และพืชวู้ดดี้ ดังนั้น มีความขัดแย้งระหว่างการศึกษาในความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับ acclimation photosynthetic อุณหภูมิระหว่างกลุ่ม และเราต้องทำความเข้าใจปรากฏการณ์นี้เพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงพืช photosynthetic ตอบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

C3 C4 สังเคราะห์สังเคราะห์สังเคราะห์ CAM
ฟีโนไทป์ปั้นอุณหภูมิปรับตัวเคยชินกับสภาพอุณหภูมิอิเล็กทรอนิกส์วัสดุเสริมรุ่นออนไลน์ของบทความนี้
(ดอย: 10.1007 / s11120-013-9874-6) มีเนื้อหาเสริมที่สามารถใช้ได้กับผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต. บทนำเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทั่วโลกเป็นมีผลในการเพิ่มขึ้นในชีวิตประจำวันตามฤดูกาลและอุณหภูมิเฉลี่ยประจำปีมีประสบการณ์โดยพืช นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศจะเพิ่มความเข้มความถี่และระยะเวลาของการผิดปกติอุณหภูมิต่ำและสูง (แว็กเนอร์ 1996; Tebaldi et al, 2006;.. คริส et al, 2007) อุณหภูมิเจริญเติบโตของพืชข้อ จำกัด และยังเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดในการกระจายของพืชในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน (Mittler 2006) เนื่องจากพืชไม่สามารถย้ายจากที่ไม่เอื้อให้สภาพที่มีอุณหภูมิที่ดีความสามารถในการทนต่อและ / หรือปรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการอยู่รอดของพืช ตั้งแต่การสังเคราะห์แสงได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในกระบวนการอุณหภูมิที่สำคัญที่สุดในพืชการทำความเข้าใจกระบวนการทางสรีรวิทยาที่รองรับการตอบสนองต่ออุณหภูมิของการสังเคราะห์และการปรับตัวของมันเป็นสิ่งสำคัญที่ทั้งการเกษตรและสิ่งแวดล้อม. การตอบสนองอุณหภูมิของการสังเคราะห์ที่สามารถอธิบายได้ด้วย เส้นโค้งพาราโบลามีอุณหภูมิที่เหมาะสมและทำให้การสังเคราะห์แสงยับยั้งทั้งในอุณหภูมิต่ำและสูง (Berry และBjörkman1980) พืชส่วนใหญ่แสดงความจุมากเพื่อปรับลักษณะการสังเคราะห์แสงของพวกเขาที่มีอุณหภูมิการเจริญเติบโต ปรากฏการณ์ทั่วไปมากที่สุดคือการเปลี่ยนแปลงในอุณหภูมิที่เหมาะสมของการสังเคราะห์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของการเจริญเติบโตหรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามฤดูกาลซึ่งจะช่วยให้พืชเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสงที่อุณหภูมิการเจริญเติบโตใหม่ของพวกเขา (แบล็กเบอร์และBjörkman 1980. Yamori et al, 2005,2006a 2008, 2010b) จากทะเลทรายอาร์กติกพืชนอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงการปรับตัวทางสรีรวิทยาและชีวเคมีที่กว้างขวางในช่วงที่มีขนาดใหญ่ในสิ่งแวดล้อมอุณหภูมิ ความสามารถในการปรับตัวโดยธรรมชาติสำหรับอุณหภูมิของการสังเคราะห์แสงจึงสามารถคาดว่าจะมีความแตกต่างระหว่างพืชใช้สังเคราะห์แสงที่แตกต่างกันอย่างทุลักทุเล [เช่นหมู่ C3, C4, และการเผาผลาญกรด crassulacean (CAM) พืช] พืช C4 มักจะเกี่ยวข้องกับดินแดนแห้งแล้งค่อนข้างมีอุณหภูมิสูงเช่นว่าพืช C4 อาจมีความสามารถมากขึ้นสำหรับการปรับตัวการสังเคราะห์แสงที่มีอุณหภูมิสูงกว่าพืช C3 (เช่นโอเบอร์ฮูเบอร์และเอ็ดเวิร์ด 1993; Kubien และ Sage 2004; ออสบอร์ et al, 2008). . ที่น่าสนใจแม้จะอยู่ในพืช C3 ความแตกต่างใน interspecific เคยชินกับสภาพอุณหภูมิของการสังเคราะห์แสงได้รับการปฏิบัติ ตัวอย่างเช่นความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับเคยชินกับสภาพอุณหภูมิของการสังเคราะห์ดูเหมือนจะแตกต่างกันระหว่างสายพันธุ์เอเวอร์กรีนพอสมควรและชนิดป่าดิบเขตร้อน (Hill et al, 1988;. อ่าน 1990; คันนิงแฮมและอ่าน 2002) ระหว่างสายพันธุ์ที่มีความสำคัญที่หนาวเย็นและสายพันธุ์ที่ทนต่อความเย็น (Yamori et al, . 2010b) และแม้กระทั่งในหมู่กลุ่มพันธุ์ของสายพันธุ์เดียวกันขึ้นอยู่กับแหล่งที่อยู่อาศัยเดิมของพวกเขา (Björkman et al, 1975;. Pearcy 1977; Slatyer 1977) อย่างไรก็ตามแคมป์เบลและอัล (2007) พบความแตกต่างในระดับของความเคยชินกับสภาพอุณหภูมิของการสังเคราะห์แสงในหมู่หญ้า forbs และไม้ยืนต้น ดังนั้นจึงมีความแตกต่างระหว่างการศึกษาในความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับเคยชินกับสภาพอุณหภูมิสังเคราะห์ระหว่างกลุ่มและเราต้องเข้าใจปรากฏการณ์นี้จะคาดการณ์ว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะเปลี่ยนการตอบสนองการสังเคราะห์แสงของพืช

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การสังเคราะห์แสงการสังเคราะห์แสงการสังเคราะห์แสงของเซลล์ C3 C4 CAM ปั้นอุณหภูมิอุณหภูมิ acclimation อิเล็กทรอนิกส์วัสดุเสริมการปรับตัว

รุ่นออนไลน์ของบทความนี้ ( ดอย : 10.1007 / s11120-013-9874-6 ) ประกอบด้วยวัสดุเสริม ซึ่งสามารถใช้ได้ในการอนุญาตผู้ใช้ .

แนะนำการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลกจะส่งผลให้เพิ่มขึ้นในแต่ละวัน ฤดูกาลปีมีประสบการณ์และค่าเฉลี่ยอุณหภูมิโดยพืช นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะเพิ่มความรุนแรง ความถี่ และระยะเวลาของมวลต่ำและอุณหภูมิสูง ( Wagner 1996 ; ทีบาลดี et al . 2006 ; Christensen et al . 2007 ) อุณหภูมิ จำกัด การเจริญเติบโตของพืช และยังเป็นปัจจัยหลักในการกระจายของพืชในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ( mittler 2006 )เนื่องจากพืชไม่สามารถย้ายจากร้ายเงื่อนไขอุณหภูมิที่ดี , ความสามารถในการทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและ / หรือ acclimate เพื่อสิ่งแวดล้อมที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของพืช เนื่องจากแสงที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในความไวต่ออุณหภูมิกระบวนการในพืชความเข้าใจในกระบวนการทางสรีรวิทยาที่รองรับอุณหภูมิของแสงและการตอบสนองของ acclimation สำคัญทั้งการเกษตรและสิ่งแวดล้อม .
อุณหภูมิการสังเคราะห์แสง สามารถอธิบายได้ด้วยเส้นโค้งพาราโบลามีอุณหภูมิที่เหมาะสม จึงจะยับยั้งการสังเคราะห์แสงที่ทั้งต่ำและอุณหภูมิสูง ( แบร์รี่และ BJ ö rkman1980 )พืชส่วนใหญ่แสดงความสามารถมากที่จะปรับแสงกับอุณหภูมิของลักษณะการเจริญเติบโตของพวกเขา ปรากฏการณ์ทั่วไปมากที่สุดคือการเปลี่ยนแปลงในอุณหภูมิที่เหมาะสมและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ หรือเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามฤดูกาล ซึ่งจะช่วยให้พืชเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงที่อุณหภูมิการเจริญเติบโตใหม่ ( แบร์รี่และ BJ ö rkman 1980 ;yamori et al . 20052006a , 2008 , 2010b ) จากทะเลทรายอาร์กติกพืชยังแสดงให้เห็นอย่างละเอียดทางสรีรวิทยาและชีวเคมีการปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมขนาดใหญ่ในช่วงอุณหภูมิ ความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับ acclimation อุณหภูมิแสงจึงสามารถคาดว่าจะแตกต่างกันระหว่างพืชใช้สังเคราะห์แสงเซลล์ [ เช่น ระหว่าง C3 , C4 ที่แตกต่างcrassulacean กรดและเมแทบอลิซึม ( CAM ) พืช ] พืช C4 มักจะเกี่ยวข้องกับพื้นที่ค่อนข้างแห้งแล้ง มีอุณหภูมิสูง เช่น พืช C4 มีมากกว่าความสามารถในการสังเคราะห์แสง acclimation อุณหภูมิสูงกว่าพืช C3 ( เช่น oberhuber และเอ็ดเวิร์ดที่ 1993 ; kubien และปัญญาชน 2004 ; Osborne et al . 2008 ) น่าสนใจ แม้ภายในพืช C3 ,ความแตกต่างในอุณหภูมิ interspecific acclimation สังเคราะห์แสงจะถูกสังเกตเห็น ตัวอย่างเช่น ความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับ acclimation อุณหภูมิแสงปรากฏแตกต่างระหว่างชนิดป่าดิบเขตร้อนเขียวชอุ่มและเมืองหนาวชนิด ( เนินเขา et al . 1988 ; อ่าน 1990 ; คันนิงแฮมและอ่าน 2002 ) ระหว่างสายพันธุ์ไวเย็นและชนิดเย็นใจกว้าง ( yamori et al . 2010b )และแม้แต่ในกลุ่มพันธุ์ของสายพันธุ์เดียวกัน ขึ้นอยู่กับแหล่งที่อยู่เดิมของพวกเขา ( BJ ö rkman et al . 1975 ; เพอร์คี่ 1977 ; slatyer 1977 ) อย่างไรก็ตาม Campbell et al . ( 2007 ) พบว่าไม่มีความแตกต่างในระดับของอุณหภูมิของการสังเคราะห์แสงใน acclimation หญ้า , ฟอร์บส์ , และพืชวู้ดดี้ ดังนั้นมีความแตกต่างระหว่างการศึกษาในความสามารถโดยธรรมชาติสำหรับ acclimation อุณหภูมิแสงระหว่างกลุ่มและเราต้องการที่จะเข้าใจปรากฏการณ์นี้พยากรณ์ว่าอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง จะเปลี่ยนแปลงการตอบสนองการสังเคราะห์แสงพืช