Die Stickstoffnutzungseffizienz von C3- und C4-Pflanzen

Die Beziehungen zwischen dem Blattstickstoffgehalt pro Flächeneinheit (N(a)) und (a) der ursprünglichen Steigung der photosynthetischen CO(2)-Reaktionskurve, (b) der Aktivität und Menge der Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase (Rubisco) und Phosphoenolpyruvat-Carboxylase (PEPC) sowie (c) dem Chlorophyllgehalt wurden bei den ökologisch ähnlichen Unkräutern Chenopodium album (C(3)) und Amaranthus retroflexus (C(4)) untersucht. Bei beiden Arten waren alle Parameter linear vom Blatt-N(a) abhängig. Die Abhängigkeit der Anfangssteigung der CO(2)-Reaktion der Photosynthese von N(a) war bei A. retroflexus viermal größer als bei C. album. Bei äquivalenten Blatt-N(a)-Gehalten wies C. album 1,5 bis 2,6-mal mehr CO(2)-gesättigte Rubisco-Aktivität auf als A. retroflexus. Bei gleichen Assimilationskapazitäten hatte C. album viermal die Rubisco-Aktivität von A. retroflexus. Bei A. retroflexus wurde ein Eins-zu-eins-Verhältnis zwischen Rubisco-Aktivität und Photosynthese beobachtet, während bei C. album die CO(2)-gesättigte Rubisco-Aktivität drei- bis viermal so hoch war wie die entsprechende photosynthetische Rate. Das Verhältnis von PEPC zu Rubisco-Aktivität in A. retroflexus schwankte von vier bei niedrigem N(a) bis sieben bei hohem N(a). Der Anteil des organischen N, der in Carboxylasen investiert wurde, nahm mit steigendem N(a) bei beiden Arten zu. Der Anteil des N, der in Rubisco investiert wurde, lag bei C. album zwischen 10 und 27%. Bei A. retroflexus lag der Anteil des N(a), der in Rubisco investiert wurde, zwischen 5 und 9% und der Anteil, der in PEPC investiert wurde, zwischen 2 und 5%.