Alokace asimilátů (Source-sink) Základy růstové analýzy Produkční biologie rostlin, přednáška 7.11.2006 Koncept SOURCE - SINK •Source - zdroj,místo produkce asimilátů, zpravidla listy rostliny ve svrchní polovině jednotlivé rostliny nebo populace. • •Sink - místo potřeby, zužitkování asimilátů pro růstové, udržovací procesy, uložení zásobních látek. Typicky: starší části rostliny, nově rostoucí orgány nebo jejich části, zásobní orgány (kořeny, hlízz, oddenky) • Prostorové a časové rozdělení source-sink •Prostorové - Mezi SOURCE a SINK existuje transport asimilátů (za počátku je zdroj, na konci transportu sink, typický transport je směrem dolu) • •Časové - některé listy mohou být zdrojové po určitou část dne (zpravidla dopoledne), poté se mohou stát listy SINKu (tj. např. Odpoledne u nich převáží procesy spotřeby asimilátů (tj.respirace) nad procesy syntetickými (fotosyntézou). Říkáme, že list má negativní uhlíkovou bilanci. • Respirace v konceptu Source-Sink •Source - Fotosyntéza převažuje nad respirací •Sink - Resirace převažuje nad fotosyntézou, fotosyntéza popřípadě úplně chybí (např. kořeny) • •Respirace • - udržovací (spojená s energetickými nároky na udržení rostlinného orgánu či jeho části přesně v takovém stavu, v jakém se nachází): engl: maintenance respiration • - růstová (spojená s energetickými nároky na růst a rozvoj rostlinného orgánu): engl: growth respiration • • Tok asimilátů ze zdroje (source) do Sinku •Plnění floému - v místě zdroje (source) •Floémový tok - transport do místa sinku •Vyprazdňování floému – plnění v místě sinku •Transportní látky: sacharidy • sacharóza (typicky, ve většině případů) –U některých druhů rostlin jiné sacharidy (například fruktóza) • • • • Regulace toku asimilátů floémem •Přímá závislost •Rozdíl koncentrace mezi source –sink •Plocha vodivých pletiv (floému) na příčném řezu rostlinou •průměr jednotlivého elementu (buňky floému na příčném řezu) •Nepřímá závislost •Délka transportní dráhy mezi (source-sink) •Viskozita floémové šťávy •Regulace •Hladina fytohormonů v sinku •Koncentrace anorganického fosforu v source • • • • Asimiláty v orgánech sinku •Přímá spotřeba asimilátů •Udržovací procesy, růstové procesy •Ukládání asimilátů •Tvorba, růst zásobních orgánů (zásobní látka: škrob) •Realokace asimilátů •Ze zásobního orgánu do jiného sinku (např. z kořene/hlízy do nově se tvořící biomasy nadzemní části víceletých rostlin) •Nutnost konverze škrobu na transportní látku • • • • Růst orgánů, celé rostliny •Tvorba nové biomasy v čase •Jde o celou biomasu rostliny (tj. jak podzemní, tak nadzemní) •Základy růstové analýzy •Růstové křivky (Sigmoidy, S- křivky) –Logistické –Gomperzovského typu –S oscilací kolem maximální hodnoty •Parametry určující fukci (fx) S-křivky •Počáteční biomasa (na začátku sledovaného období, zpravidla biomasa klíční rostliny) •Počáteční růstová rychlost •Konečná (maximální biomasa rostliny na konci růstu) • • • • • Zobrazení růstu – S křivky •Source of graphics: http://www.plantphysiol.org/content/135/1/444/F2.expansion.html •http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1677-04202004000300006&script=sci_arttext F2 22853f1 plant_growth1 Indexové veličiny vyjadřující růst •S / R R / S shoot / root ratio •LAR Leaf area ratio •LWR Leaf weight ratio •SLA Specific leaf area •SLW Specific leaf weight Relativní rychlost růstu (RGR) •RGR = NAR * LAR • NAR = 1/ LA * dW / dt • LAR = SLA * LWR = LA/WL * WL/W • RGR = 1/ W * dW/dt Přírůstek biomasy za časovou jednotku vztažený k celkové biomase rostliny Net assimilation rate (NAR) • NAR Přírůstek biomasy rostliny vztažený na jednotku listové plochy (LA) a jednotku času (Dt)za časovou jednotku vztažený k celkové biomase rostliny •Hypothetical response of net assimilation rate (NAR), relative growth rate (RGR), and relative rate of secondary metabolism to N availability, afte Fig. 1. Leaf area partitioning • LAP Přírůstek biomasy listu za časovou jednotku vztažený k přírůstu biomasy rostliny za časovou jednotku. LAP = dLA / dW Stanovení RGR ve vztahu k dusíku •NP = (NAR * LWR * SLA) / PNC •NP = RGR / PNC RGR = NP * PNC = 1/N * dW/dt * N/W N je celkový obsah dusíku NP je „nitrogen productivity“ PNC je plant nitrogen concentrtation PHOTOSYNTHESIS •What affects photosynthesis? –Carbon Dioxide: As CO2 increases, rate of photosynthesis increases • carbon dioxide PHOTOSYNTHESIS •What affects photosynthesis? –Temperature: •Temperature Low = Rate of photosynthesis low •Temperature Increases = Rate of photosynthesis increases •If temperature too hot, rate drops • temperature PHOTOSYNTHESIS •What affects photosynthesis? –Light intensity: as light increases, rate of photosynthesis increases – • light intensity