고온에서 기공 전도율과 광합성의 비활성화: 온라인 안정 동위원소 기술을 통한 메커니즘 통찰

요약 자연에서 온도와 증기 압력 부족(VPD)의 강한 공변량은 온도가 잎 기체 교환에 미치는 직접적인 영향을 이해하는 데 한계를 줍니다. CO2와 H2O 수증기의 안정 동위원소는 잎 기체 교환 동안 생리학적 및 생화학적 과정을 이해하는 데 메커니즘 통찰을 제공합니다. 우리는 네 가지 일반적인 유럽 나무 종에 대해 5–40°C의 잎 온도 범위에서 잎 기체 교환과 온라인 동위원소 분리 측정을 진행했으며, 토양 수분 제한 없이 일정한 잎-공기 VPD(0.8 kPa)를 유지했습니다. 제어된 환경 조건에서 광합성의 최적 온도(30°C) 이상에서, 모든 시험 종에서 기공 전도율(gs)과 순광합성 속도(An)가 비활성화되었으며, gs는 증가했지만 An은 감소했습니다. 이 비활성화 동안, 세포벽, 원형질막 및 엽록체 막 전도율인 중간층 전도율은 종 간에 일관되게 유의미하게 감소했습니다. 그러나 이 감소는 엽록체 표면과 기질에서 CO2 농도의 감소로 이어지지 않았습니다. 우리는 CO2의 확산 한계가 고온에서 광합성 감소에 기여한다는 기존 이해에 의문을 제기합니다. 우리는 기공과 중간층 막이 전략적으로 작용하여 증산 냉각과 CO2 공급을 촉진할 수 있다고 제안하며, 이는 잎 광합성 기능에 대한 열 스트레스를 완화하는 동시에 물 사용 효율성을 감소시킬 수 있음을 시사합니다.