| Titel: | Effect of internal leaf structures on gas exchange of leaves |
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3144 |
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20050705-001144-7 |
| Kollektion: | Dissertationen |
| Sprache: | Englisch |
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation |
| Medientyp: | Text |
| Autor: | Pieruschka, Roland [Autor]
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| Beitragender: | Prof. Dr. Schurr, Ulrich [Gutachter]
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| Stichwörter: | homobare Blattanatomie, heterobare Blattanatomie, laterale Diffusion, Chlorophyll-Fluoreszenz Messungen, Trockenstress, Lichtstresshomobaric leaf anatomy, heterobaric leaf anatomy, lateral diffusion, leaf gas exchange measurement, chlorophyll fluorescence measurement, drought stress, light stress |
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik) |
| Beschreibungen: | Gaswechsel von Blättern wird allgemein als der Austausch von Gaskomponenten zwischen dem Blatt und der Atmosphäre betrachtet. CO2 breitet sich im Blatt entlang des Gasgra-dienten zum photosynthetisch aktiven Gewebe aus, meistens in vertikaler Richtung der Blattspreite. Allerdings kann auch laterale Gasdiffusion in Interzelllufträumen wirkungs-voller sein als bisher angenommen, was von bestimmten anatomischen Blattmerkmalen abhängt. In heterobaren Blättern wird laterale Diffusion von Bündelscheideerweiterungen eingeschränkt und das Mesophyll besteht aus kleinen, geschlossenen Kompartimenten. Homobare Blätter weisen keine Bündelscheideerweiterungen auf und die Blätter haben große, verbundene Interzellularräume. Die Gasdiffusionseigenschaften des Blattme-sophylls wurden durch spezifische Leitfähigkeit charakterisiert. In homobaren Blättern war die spezifische Gasleitfähigkeit größer in lateraler als in vertikaler Richtung. Eine große Variabilität in Bezug auf die Größe und die Eigenschaften des Interzellluftraums wurde bei unterschiedlichen Spezies beobachtet. Wenn `clamp-on´ Blattkammern zur Gaswechsel-messung benutzt wurden, führte laterale Diffusion im Blattmesophyll zu starken Messarte-fakten, die sich auf die Messung kleiner CO2 Austauschraten besonderes stark auswirkten. Die blattinterne Gaswegsamkeit führte auch zu lateralen Gasflüssen, wenn es einen Über-druck in der Blattkammer gab, was häufig dazu verwendet wird, Undichtigkeiten in der Blattkammer zu minimieren. In homobaren Blättern beeinflusste der Überdruck CO2 und H2O Austauschprozesse stärker, als die theoretisch abgeleitete Auswirkung des Atmosphä-rendrucks auf Gasaustauschprozesse. Gasgradienten in Blättern entstehen auch, wenn ein Blattteil beschattet wird, während die angrenzende Blattfläche belichtet ist. Respiratori-sches CO2, das in der beschatteten Region entsteht, diffundierte zu dem belichteten Flä-chen, wo es durch Photosyntheseprozesse fixiert wurde. Diese Prozesse erhöhten die Pho-tosyntheseeffizienz entlang der Licht/Schatten-Grenze, was mit Hilfe von bildgebenden Chlorophyll-Fluoreszenz Messverfahren visualisiert wurde. Das `Recycling´ von respirato-rischen CO2 aus beschatteten Blattbereichen war größer, unter niedriger stomatärer Leitfä-higkeit, wie z.B. unter Trockenstress. Wenn ein Blatt mit einem Lichtfleck belichtet wurde, dann führte zusätzliches CO2 zur Erhöhung der Kohlenstoffaufnahme, des Wasserausnut-zungskoeffizienten und zur Reduktion von Lichtstress. Eine Hypothese wurde aufgestellt, dass Anatomie homobarer Blätter sich unter bestimmten Umweltbedingungen entwickelte.Gas exchange of leaves is generally considered as the interchange of gaseous compounds between the leaf interior and the ambient air. Once inside the leaf, CO2 can diffuse along its concentration gradients mainly regarded in the vertical direction of the blade towards the assimilating tissues. Lateral gas diffusion within intercellular air spaces may be much more effective than hitherto considered depending on anatomical features of the leaves. In heterobaric leaves, lateral diffusion is restricted by bundle-sheath extensions and the meso-phyll is composed of closed compartments. Homobaric leaves, however, lack such exten-sions and the leaves have large interconnected intercellular air spaces. The specific internal gas diffusion properties of the leaves were characterized by gas conductivities. Gas con-ductivity was larger in lateral than in the vertical direction of homobaric leaf blades. How-ever, there was a large variability of the size and property of the intercellular air space among different species. When `clamp-on´ leaf chambers were used it was found that lat-eral diffusion inside leaves seriously affected gas exchange measurements. The impact of lateral CO2 diffusion on gas exchange measurement was substantial when exchange rates were low. Homobaric leaves showed internal lateral gas fluxes when an overpressure was applied to the leaf chamber which has been used in commercial gas exchange systems to minimise the effects of leaks in the leaf chamber. It was found here that overpressure af-fected CO2 and H2O exchange rates of homobaric leaves substantially larger than the theo-retical direct impact of air pressure on gas exchange processes. Gas gradients inside leaves emerged when a leaf part was shaded and the adjacent area of the leaf blade illuminated. Respiratory CO2 evolved in the shaded region diffused to the illuminated area were it was fixed by photosynthesis. These processes obviously increased the photosynthetic efficiency along the light/shade borderline as was visualized by chlorophyll fluorescence imaging techniques. The recycling of respiratory CO2 from distant shaded areas was found to be larger when stomatal conductance was low as is the case under drought stress. Thus, when a homobaric leaf was illuminated by lightflecks, additional CO2 increased the carbon gain, water use efficiency, and also reduced light stress. It was hypothesized that homobaric leaf anatomy is a trait which has evolved under certain environmental conditions.
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| Lizenz: | 
Urheberrechtsschutz
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| Fachbereich / Einrichtung: | Sonstige Einrichtungen/Externe |
| Dokument erstellt am: | 05.07.2005 |
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 |
| Promotionsantrag am: | 22.06.2005 |
| Datum der Promotion: | 22.06.2005 |
