Temperature responses of leaf net photosynthesis: the role of component processes

Researchers: Yan-Shih Lin, Belinda E. Medlyn, David S. Ellsworth
Documentation: Oxford Journals (2011)

The response of photosynthesis to temperature is a central facet of plant response to climate. Such responses have been found to be highly variable among species and among studies. Understanding this variability is key when trying to predict the effects of rising global temperatures on plant productivity. There are three major factors affecting the response of leaf net photosynthesis to temperature (An–T): (i) photosynthetic biochemistry, (ii) respiration and (iii) vapour pressure deficit (D) and stomatal sensitivity to vapour pressure deficit during measurements. The overall goal of our study was to quantify the relative contribution of each of these factors in determining the response of An to temperature. We first conducted a sensitivity analysis with a coupled photosynthesis–stomatal (An–gs) model, using ranges for parameters of each factor taken from the literature, and quantified how these parameters affected the An–T response. Second, we applied the An–gs model to two example sets of field data, which had different optimum temperatures (Topt) of An, to analyse which factors were most important in causing the difference. We found that each of the three factors could have an equally large effect on Topt of An. In ourcomparison between two field datasets, the major cause for the difference in Topt was not the biochemical component, but rather the differences in respiratory components and in D conditions during measurements. We concluded that shifts in An–T responses are not always driven by acclimation of photosynthetic biochemistry, but can result from other factors. The D conditions during measurements and stomatal responses to D also need to be quantified if we are to better understand and predict shifts in An–T with climate.

Respon suhu terhadap fotosintesis bersih daun

Respon fotosintesis terhadap suhu menjadi bagian sentral dari respon tanaman terhadap iklim. Respon ini telah terbukti sangat beragam antarspesies dan antarpenelitian. Memahami keragaman menjadi kunci pada saat kita mencoba memprediksi pengaruh naiknya temperatur global terhadap produktivitas tanaman. Terdapat tiga faktor utama yang mempengaruhi respon fotosintesis bersih daun terhadap temperatur (An-T): (i) biokimia fotosintetis, (ii) respirasi dan (iii) 'vapour pressure deficit' (D) dan sensitivitas stomata terhadap 'vapour pressure deficit' selama pengukuran. Tujuan pokok dari jurnal kali ini ialah untuk menghitung kontribusi relatif dari masing-masing faktor tersebut di atas di dalam menentukan respon An terhadap temperatur. Langkah pertama ialah melakukan analisis sensitivitas dengan model stomata-fotosintesis berpasangan (An-gs), menggunakan kisaran parameter untuk masing-masing faktor yang diambil dari literatur, dan menghitung bagaimana parameter tersebut mempengaruhi respon An-T. Kedua, peneliti memberlakukan model An-gs pada dua contoh kumpulan data lapangan, yang memiliki temperatur optimum yang berbeda (Topt) dari An, untuk menganalisis faktor-faktor mana saja yang paling penting di dalam menyebabkan perbedaan. Peneliti menemukan bahwa masing-masing dari ketiga faktor dapat saja memiliki pengaruh yang sama besarnya bagi Topt dari An. Di dalam perbandingan antara dua data set lapangan, penyebab utama perbedaan Topt bukanlah komponen biokimia, melainkan perbedaan komponen-komponen respirasi dan kondisi-kondisi D selama pengukuran. Penelitian ini menyimpulkan bahwa perubahan respon An-T tidak selalu dipengaruhi oleh aklimasi biokimia fotosintetis, melainkan dapat disebabkan oleh faktor-faktor lain. Kondisi D selama pengukuran dan respon stomata terhadap D juga perlu dihitung jika kita ingin memahami dan memprediksi secara lebih baik perubahan An-T yang disebabkan oleh iklim.