Изучение механистических реакций, лежащих в основе суточной фотозащиты и фотосинтетической пластичности у генотипов какао в естественных полевых условиях Амазонии.
Understanding mechanistic responses underlying diurnal photoprotection and photosynthetic plasticity among cacao genotypes under natural amazonian field conditions.
Suárez JC, Vanegas JI, Leite Carvalho FE
Аннотация (перевод)
Какао (Theobroma cacao) является ключевым древесным видом для производства шоколада и жизненно важным источником дохода для миллионов людей, особенно в Африке и Южной Америке. В Амазонии физиологические исследования какао были сосредоточены на абиотических факторах, однако сравнение клонов в этих условиях все еще находится на начальном этапе. В данном исследовании изучались физиологические реакции клонов какао на типичные суточные условия колумбийской Амазонии. Мы измеряли параметры окружающей среды, состояния растений и флуоресценции хлорофилла у 18 клонов какао с помощью MultispeQ и Imaging-PAM в течение дня; мы оценили Fv/Fm, ΦII, ETR и NPQt, рассчитали SLA и провели количественный анализ фотосинтетических пигментов. Были выявлены значительные фенотипические различия в эффективности фотосинтеза и морфологии. Высокая удельная площадь листьев (SLA), связанная с эффективным улавливанием энергии и снижением транспирации, наблюдалась у LUKER-40 и FGH-4. Метод флуоресценции хлорофилла a выявил различия в фотохимической эффективности (Fv/Fm) и рассеивании избыточной энергии. Генотипы, такие как FGH-4, FSV-41 и IMC-67, продемонстрировали высокие значения Fv/Fm и скорости переноса электронов (ETR) (p < 0.05) при тепловом стрессе, что указывает на высокую функциональность PSII. Напротив, ICS-95 использовал нефотохимическое тушение (NPQt) для рассеивания тепла. LUKER-50 с высоким содержанием каротиноидов продемонстрировал устойчивость к окислительному стрессу. Вариации в содержании хлорофилла влияли на эффективность улавливания света, при этом ICS-60 превосходил другие генотипы по фотосинтезу в условиях высоких температур и избытка света в полдень. Регуляция температуры листьев оказалась критически важной: генотипы вроде LUKER-40 поддерживали более низкую температуру листьев во избежание потенциального термического повреждения. Эти признаки подчеркивают акклиматизацию генотипов к высокой освещенности и теплу в колумбийской Амазонии, при этом LUKER-50, ICS-95, FLE-3 и LUKER-40 были определены как перспективные кандидаты для агролесоводства в этом регионе.
Оригинальная аннотация
Cacao (Theobroma cacao) is a key tree species for chocolate production and a vital income source for millions, especially in Africa and South America. In the Amazon, physiological studies on cocoa have focused on abiotic factors, but the comparison of clones in these environments is still in its infancy.This study examined the physiological responses of cacao clones to the typical diurnal conditions of the Colombian Amazon. We measured environmental, plant health, and chlorophyll fluorescence variables in 18 cacao clones using MultispeQ and Imaging-PAM throughout the day; we estimated Fv/Fm, ΦII, ETR, and NPQt, calculated SLA, and quantified photosynthetic pigments. Significant phenotypic differences were identified in photosynthetic efficiency and morphology. High specific leaf area (SLA), linked to efficient energy capture and reduced transpiration, was observed in LUKER-40 and FGH-4. Chlorophyll a fluorescence approach, revealed differences in photochemical efficiency (Fv/Fm) and excess energy dissipation. Genotypes like FGH-4, FSV-41, and IMC-67 showed high Fv/Fm and electron transport rates (ETR) (p < 0.05) under heat stress, indicating strong PSII functionality. Conversely, ICS-95 relied on non-photochemical quenching (NPQt) for heat dissipation. LUKER-50, with high carotenoid content, demonstrated resilience to oxidative stress. Variations in chlorophyll content affected light capture efficiency, with ICS-60 excelling in photosynthesis under high temperatures and excess light at noon. Leaf temperature regulation emerged as critical, with genotypes like LUKER-40 maintaining cooler leaves to avoid potential thermal damage. These traits highlight the acclimation of genotypes to high light and heat in the Colombian Amazon, with LUKER-50, ICS-95, FLE-3, and LUKER-40 identified as promising candidates for agroforestry in this region.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/ef924c42-899b-4e53-9e6a-5394925417c1
DOI: 10.1371/journal.pone.0351655