>> 430 Agricultural Sci. J. 2017 Vol. 48 (3) การสังเคราะห์แสงของใบสะละเนินวงและสุมาลี ศักยภาพการสังเคราะห์แสงของใบสะละพันธุ์เนินวงและสุมาลี Leaf Photosynthetic Potential of Sala (Salacca spp.) cv. ‘Nern Wong’ and ‘Sumalee’ พรรณี ชื่นนคร 1,2 และ สุนทรี ยิ่งชัชวาลย์ 1,2,* Pannee Chuennakorn 1,2 and Suntaree Yingjajaval 1,2,* 1 ศูนย์เทคโนโลยีชีวภาพเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตก�าแพงแสน นครปฐม 73140 2 ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีชีวภาพเกษตร ส�านักพัฒนาบัณฑิตศึกษาและวิจัยด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีส�านักงาน คณะกรรมการ การอุดมศึกษา กรุงเทพฯ 10900 1 Center for Agricultural Biotechnology, Kasetsart University, Kamphaeng Saen Campus, Nakhon Pathom 73140, Thailand 2 Center of Excellence on Agricultural Biotechnology (AG–BIO/PERDO–CHE), Bangkok 10900, Thailand รับเรื่อง: มิถุนายน 2560 Received: June 2017 รับตีพิมพ์: ตุลาคม 2560 Accepted: October 2017 * Corresponding Author: [email protected]ABSTRACT: Leaf photosynthetic capacity of ‘Sumalee’, a new and increasing popular Sala cultivar was evaluated in comparison to the original cultivar ‘Nern Wong’. The maximum net photosynthesis rate was attained from the first frond onwards, with frond number 10–11 showing full development in both cultivars. Maximal gross photosynthesis rates were similar at 12–13 µmolCO 2 m -2 s -1 , but ‘Nern Wong’ required higher level of light saturation (700 µmolPPF m -2 s -1 ). Under shadier environment, ‘Sumalee’ showed more robust growth, as it had lower dark– and photo–respiration rates, lower ratio of oxygenation to carboxylation, lower level of CO 2 compensation but higher carboxylation efficiency. During light response measurement, repeated incidents were found that both cultivars were sensitive to high radiation (2000 µmolPPF m -2 s -1 ). A period of longer than 3–5 minutes under intense radiation would induce the stomatal closure, limiting the rates of net photosynthesis, transpiration and electron transport. Measurement protocol had to be modified to initially expose the leaf to lower intensity of 1000 µmolPPF m -2 s -1 . Keywords: Leaf development, light and CO 2 response, light saturation point, stomatal conductance, photorespiration Agricultural Sci. J. (2017) Vol. 48(3): 430–441 ว. วิทย. กษ. (2560) 48(3): 430–441 บทคัดย่อ การประเมินศักยภาพการสังเคราะห์แสงของ ใบสะละพันธุ์ “สุมาลี” ซึ่งเป็นพันธุ์ใหม่ที่ได้รับความ นิยมเพิ่มขึ้นเทียบกับ “เนินวง” ซึ่งเป็นพันธุ์ดั้งเดิม ทั้ง 2 พันธุ์มีอัตราสังเคราะห์แสงสุทธิสูงตั้งแต่ทางใบแรก เป็นต้นไป และมีพัฒนาการของกระบวนการสังเคราะห์ แสงเต็มที่ในทางใบที่ 10–11 โดยมีอัตราสังเคราะห์แสง รวมสูงสุดใกล้เคียงกันในช่วง 12–13 µmolCO 2 m -2 s -1 แต่เนินวงต้องการแสง (700 µmolPPF m -2 s -1 ) สูง
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
>>
430 Agricultural Sci. J. 2017 Vol. 48 (3)
การสังเคราะห์แสงของใบสะละเนินวงและสุมาลี
ศักยภาพการสังเคราะห์แสงของใบสะละพันธุ์เนินวงและสุมาลี Leaf Photosynthetic Potential of Sala (Salacca spp.) cv.
‘Nern Wong’ and ‘Sumalee’พรรณี ชื่นนคร1,2 และ สุนทรี ยิ่งชัชวาลย์1,2,*
Pannee Chuennakorn1,2 and Suntaree Yingjajaval1,2,*
การอุดมศึกษา กรุงเทพฯ 109001 Center for Agricultural Biotechnology, Kasetsart University, Kamphaeng Saen Campus, Nakhon Pathom 73140, Thailand2 Center of Excellence on Agricultural Biotechnology (AG–BIO/PERDO–CHE), Bangkok 10900, Thailand รับเรื่อง: มิถุนายน 2560 Received: June 2017 รับตีพิมพ์: ตุลาคม 2560 Accepted: October 2017* Corresponding Author: [email protected]
ABSTRACT: Leaf photosynthetic capacity of ‘Sumalee’, a new and increasing popular Sala cultivar was evaluated in comparison to the original cultivar ‘Nern Wong’. The maximum net photosynthesis rate was attained from the first frond onwards, with frond number 10–11 showing full development in both cultivars. Maximal gross photosynthesis rates were similar at 12–13 µmolCO
2 m-2 s-1, but ‘Nern Wong’ required higher level of light saturation (700
µmolPPF m-2 s-1).
Under shadier environment, ‘Sumalee’ showed more robust growth, as it had lower dark– and photo–respiration rates, lower ratio of oxygenation to carboxylation, lower level of CO
2
compensation but higher carboxylation efficiency. During light response measurement, repeated incidents were found that both cultivars were sensitive to high radiation (2000 µmolPPF m-2 s-1). A period of longer than 3–5 minutes under intense radiation would induce the stomatal closure, limiting the rates of net photosynthesis, transpiration and electron transport. Measurement protocol had to be modified to initially expose the leaf to lower intensity of 1000 µmolPPF m-2 s-1.
Keywords: Leaf development, light and CO2 response, light saturation point, stomatal
(light reaction) และกระบวนการตรึง CO2 (carboxylation) เพื่อเป็นแนวทางในการจัดการสภาพแสงในสวน
สะละให้ตรงตามความต้องการของสะละพันธุ์ใหม่
ค�าย่อหลักที่ใช้ในรายงาน
Parameter, unit Definition Description
A, µmolCO2 m-2 s-1
A1000
, µmolCO2 m-2 s-1
Chl a, g m-2
Chl b, g m-2
Chl a:bA/ETR, molCO
2 molE-1
E1000
, mmolH2O m-2 s-1
ETR or Jt, µmolE m-2 s-1
ETR1000
, µmolE m-2 s-1
gm
CO2, mmolCO2 m-2 s-1
Ic, µmolPPF m-2 s-1
Is, µmolPPF m-2 s-1
J0, µmolE m-2 s-1
PPF, µmolPPF m-2 s-1
PPFini1000
, µmolPPF m-2 s-1
PPFini2000
, µmolPPF m-2 s-1
Pm, µmolCO
2 m-2 s-1
Rd,
µmolCO2 m-2 s-1
Rl, µmolCO
2 m-2 s-1
Rlmax
, µmolCO2 m-2 s-1
SPAD indexT
leaf, C
VPDair
VPDleaf
α, molCO2 molPPF-1
φdark
, fractionφ
PSII, molE molPPF-1
Γ, µmolCO2 mol-1
Net photosynthesis rateNet photosynthesis rate at PPF 1000Chlorophyll a contentChlorophyll b contentRatio of Chlorophyll a to b content Electron use efficiency Transpiration rate at PPF 1000Total photosynthetic electron transport rate Electron transport rate at PPF 1000Mesophyll conductance or carboxylation efficiencyLight compensation pointLight saturation pointPhotosynthetic electron transport to oxygenationPhotosynthetic photon fluxInitial PPF of 1000 applied in light response measurementInitial PPF of 2000 applied in light response measurementMaximal gross photosynthesis rateDark respirationPhotorespiration rateMaximum photorespiration rateChlorophyll content indexLeaf temperatureAir vapor pressure deficitLeaf–to–air vapor pressure deficitPhotosynthesis efficiencyMaximum quantum efficiency of PSIILight–adapted quantum efficiency of PSII CO
2 compensation point
อัตราสังเคราะห์แสงสุทธิ อัตราสังเคราะห์แสงสุทธิที่ความเข้มแสง 1000 ปริมาณคลอโรฟิลล์เอปริมาณคลอโรฟิลล์บีสัดส่วนปริมาณคลอโรฟิลล์เอและบีประสิทธิภาพการใช้อิเล็กตรอนในการตรึง CO
SPAD indexTotal chlorophyll, g m-2 Chl a, g m-2 Chl b, g m-2 Chl a:b
0.7757.40.400.330.084.2
0.7877.80.840.660.183.7
0.7876.80.790.610.173.5
0.7881.60.960.740.223.4
0.8185.50.950.730.223.4
0.8382.81.120.860.263.3
0.8080.90.940.720.213.4
0.8389.61.290.990.303.3
0.8079.10.910.710.203.5
Table 1 Comparison of sala fronds on the rates of leaf gas exchange and electron transport, measured at constant environment (PPF=1000 µmolPPF m-2 s-1), and chlorophyll content.
เพียง 2–3 นาที ค่า A ได้ลดต�่าลงเหลือเพียง 3–4 µmolCO
2 m-2 s-1 เมื่อปากใบปิดแคบลงก่อนเริ่ม
โปรแกรมวัดเส้นตอบสนองต่อแสง ท�าให้ A และ gs มี
ค่าต�่า (เส้นประใน Figure 1a–1b) และไม่สามารถเข้ารูปฟังก์ชัน non–rectangular hyperbola ได้เหมือนใบของพืชอื่นที่เคยศึกษามา ผลที่ได้ครั้งนี้เหมือนที่เคยปรากฏในรายงานการศกึษาเส้นตอบสนองต่อแสงของใบ เนิ น ว ง ก ่ อนหน ้ า นี้ ( Y i n g j a j a v a l a nd Ruangwittayachoti, 2008) ซึ่งเป็นกลไกที่น่าศึกษาเพิ่มเติมต่อไป ในการศึกษานี้ การวัดเส้นตอบสนองต่อแสงของใบสะละจึงได้เปลี่ยนวิธีการวัดด้วยการให้ใบสัมผัสความเข้มแสงเริ่มต้นที่ 1000 µmolPPF m-2 s-1
สุมาลีใช้เพียง 24 โมล และสอดคล้องกับที่เนินวงมีค่าจุดชดเชยแสง (I
c) สูงกว่าสุมาลี คือต้องการความเข้ม
แสงที่สูงกว่าเพื่อขับเคลื่อนให้ได้อัตราสังเคราะห์แสงที่สูงกว่าอัตราหายใจ สุมาลีมีค่า I
c ที่ต�่ามากใกล้ศูนย์
แสดงว่าใบเริ่มปรุงอาหารได้แทบจะทันทีที่มีแสง ซึ่งเป็นลักษณะเดียวกันกับที่พบในใบหน้าวัวที่ปลูกในโรงเรือนพรางแสง (Yingjajaval and Paiboon, 2017) นอกจากนี้เนินวงมีระดับความเข้มแสงอิ่มตัว (I
CO2 ต�่ากว่าของไม้ยืนต้น C3 จึงกล่าวได้ว่าสะละเป็นพืช C3 ท่ีมีประสิทธิภาพของกระบวนการตรึง CO
2 ที่ต�่า
Figure 1 Relation between photosynthetic parameters and radiation intensity (PPF) from light response of ‘Nern Wong’ (NW) and ‘Sumalee’ (SML) measured in October 2008. a. net photosynthesis rate b. stomatal conductance c. electron transport rate d. ratio of net photosynthesis rate to electron transport rate e. photorespiration rate and f. ratio of electron transport used in oxygenation (J
o) to ETR. Subscripts
ini1000 and
ini2000 indicate the initial PPF intensities of 1000
and 2000 applied in light response measurements. SMLini2000
and SMLini1000
were from the same leaflet position and in same day.
Bjorkman, O. and B. Demmig. 1987. Photon yield of O2 evolution and chlorophyll fluorescence
characteristics at 77K among vascular plants of diverse origins. Planta 170 : 489–504.Chuennakorn, P. and S. Yingjajaval. 2007. Leaf photosynthetic potential of Dendrobium spp.
Sonia ‘BOM JO’. Agricultural Sci. J. 38(5): 405–413. (in Thai)Heinz Walz GmbH. 2003. Photosynthesis Yield Analyzer, Mini–PAM, Portable Chlorophyll
Fluorometer: Handbook of Operation. Eichenring, Germany.Hirun–on, S., S. Yingjajaval and S. Wasee. 2006. Leaf photosynthetic potential of hot pepper
(Capsicum annuum L.) in parental lines 83–168 and KKU cluster, F1 and F1 reciprocal. Agricultural Sci. J. 37(1): 65–75. (in Thai)
Kanyawongha, P. and N. Phanchindawan. 2011. Sala quality improvement with calcium and boron fertilizers. Faculty of Agricultural Technology. King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang. Bangkok. (in Thai).
Laywisadkul, S. and S. Yingjajaval. 2011. Light response of Amaranthus tricolor leaf at different levels of CO
Poovarodom, S. 2012. Chemical analysis result of nutrient concentration in sala ‘Nern Wong’ leaf. Unpublished. Faculty of Agricultural Technology. King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang. Bangkok. (in Thai).
Rangsiruji, A., T. Pongpawe and T. Donsakul. 2006. Karyotypes of some Salacca in Thailand and Indonesia. SWU Sci. J. 22: 48–61. (in Thai)
Thornley, J.H.M. and I.R. Johnson. 1990. Plant and Crop Modelling. Oxford University Press. New York. p. 213–242.
Valentini, R., D. Epron, P. de Angelis, G. Matteucci and E. Dreyer. 1995. In situ estimation of net CO
2 assimilation, photosynthetic electron flow and photorespiration in Turkey oak (Q.
cerris L.) leaves: diurnal cycles under different levels of water supply. Plant Cell Environ. 18: 631–640.
Yingjajaval, S. 2009. Misconcept in management of salak orchard. Ag–Bio Newsletter 1(4): 13. (in Thai).
Yingjajaval, S. and P. Paiboon. 2017. A success story of Anthurium growers who grasp the concept of VPD
air. Newsletter AG–BIO 9(2). Center for Agricultural Biotechnology,
Kasetsart University, Kamphaeng Saen. (in Thai).Yingjajaval, S. and P. Ruangwittayachoti. 2008. Basic Physiology of Salacca in Chanthaburi.
Center for Agricultural Biotechnology, Kasetsart University, Kamphaeng Saen. 65 p. (in Thai).
Yin, X., M. Van Oijen and A.H.C.M. Schapendonk. 2004. Extension of a biochemical model for the generalized stoichiometry of electron transport limited C3 photosynthesis. Plant Cell Environ. 27: 1211–1222.