Mesophyll conductance limits photosynthesis in fluctuating light under combined drought and heat stresses

光合作用 气孔导度 电导 光合能力 干旱胁迫 农学 生物 植物 化学 生物物理学 物理 凝聚态物理
作者
Zhi‐Lan Zeng,Xiao-Qian Wang,Shi‐Bao Zhang,Wei Huang
出处
期刊:Plant Physiology [Oxford University Press]
卷期号:194 (3): 1498-1511 被引量:12
标识
DOI:10.1093/plphys/kiad605
摘要

Abstract Drought and heat stresses usually occur concomitantly in nature, with increasing frequency and intensity of both stresses expected due to climate change. The synergistic agricultural impacts of these compound climate extremes are much greater than those of the individual stresses. However, the mechanisms by which drought and heat stresses separately and concomitantly affect dynamic photosynthesis have not been thoroughly assessed. To elucidate this, we used tomato (Solanum lycopersicum) seedlings to measure dynamic photosynthesis under individual and compound stresses of drought and heat. Individual drought and heat stresses limited dynamic photosynthesis at the stages of diffusional conductance to CO2 and biochemistry, respectively. However, the primary limiting factor for photosynthesis shifted to mesophyll conductance under the compound stresses. Compared with the control, photosynthetic carbon gain in fluctuating light decreased by 38%, 73%, and 114% under the individual drought, heat, and compound stresses, respectively. Therefore, compound stresses caused a greater reduction in photosynthetic carbon gain in fluctuating light conditions than individual stress. These findings highlight the importance of mitigating the effects of compound climate extremes on crop productivity by targeting mesophyll conductance and improving dynamic photosynthesis.
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