J. Čatský

Determination of water deficit in disks cut out from leaf blades

SouhrnAutor popisuje metodu stanovení vodního deficitu v terčíeích, vyseknutých z listů. Terčíky o průměru 8 mm se sytí položeny na polyetylenových kroužcích v otvorech v plotně z polyuretanové pěny, nasycené vodou (obr. 1, foto 1 a 2). Toto uspořádání umožňuje dokonalé nasycení pletiva během 3 hod. za minimální možnosti infiltrace.SummaryThe author describes a method for the determination of water deficit in disks punched out of leaves. The disks, 8 mm. in diameter, are placed on polyethylene rings and saturated in the apertures of a polyurethane foam plate which has been saturated with water (fig. 1, photo 1 and 2). This arrangement makes it possible for the tissue to be completely saturated in 3 hours with a minimum opportunity for infiltration.РезюмеАвтором описывается метод определения водного дефицита в дисках, высеченных из листьев. Диски диаметром 8 мм насьщаются после их установления на полиэтиленовые кольца в отверстиях в плите из полиуретановой пены, насыщенной водой (рис. 1, фот. 1 и 2). Данная схема позволяет полное насыщение ткани в течении 3 часов при минимальной возможности инфильтрации.

Gas Exchange and Dry Matter Accumulation during Leaf Development

The primary processes of photosynthesis (see Chapter 5) supply NADPH and ATP for the fixation and reduction of carbon dioxide (see Chapter 6) which is transported into the leaf through leaf anatomical structures (see Chapter 1) characterized by different conductances for CO2 transfer (see Chapter 8). Reduction of the fixed CO2 requires a hydrogen ion which is produced by photosynthetic water splitting; in this way stoichiometric amounts of oxygen are produced. Photosynthesis is thus connected with gas exchange, i.e. CO2 uptake and O2 efflux.

Intensity of photosynthesis and chlorophyll content as related to leaf age inNicotiana Sanderae hort

U různě starých listů v listové růžici 90 až 110 denních rostlin Nicotiana sanderae hort. byly sledovány rozdály v intensitě čisté fotosynthesy a v obsahu chlorofylu (a + b). Ke stanovení intensity fotosynthesy bylo použito dvou odlišných metod, a to váhového stanovení přírůstku sušiny podle BartoŠe, KubÍna a Šet-lÍka (1960) a gazometrického stanovení infračerveným analyzátorem CO2. Nejvyšší intensitu fotosynthesy i nejvyšší obsah chlorofylu (vzhledem k ploše listové) mají mladé, ale již dobře rozvinuté listy, tj. třetí až čtvrté od vrcholu (prvním listem se rozumí list o ploše asi 20 cm2). Tyto listy nazýváme „fotosyntheticky dospělými“. Listy nejmladší a zejména pak listy starší mají intensitu fotosynthesy i obsah chlorofylu nižší; u nejstarších listů je intensita fotosynthesy prakticky nulová. Intensita fotosynthesy i obsah chlorofylu se během vývoje mění: jejich momentální rozdíly u listů v genetické spirále jsou zřejmě shodné s jejich změnami v ontogenesi listu. Pokles intensity fotosynthesy při stárnutí listů je rychlejší než pokles obsahu chlorofylu. Při určitém obsahu chlorofylu (tj. asi 2,25 až 2,45 mg/dm2) klesá intensita čisté fotosynthesy k nule. Intensita fotosynthesy je v lineárním vztahu k množství chlorofylu (při přepočtu na plošnou jednotku), a to nezávisle na poloze listu v genetické spirále. Obě použité metody ke stanovení intensity fotosynthesy poskytly obdobné výsledky.Summary1.Differences in the net photosynthesis rate (PR) and in chlorophyll (a+b) content in leaves of different age in the leaf rosette of Nicotiana sanderae hort. were studied. The PR was estimated by two different methods, viz. the dry-weight and the gazometric method.2.Highest PR and highest chlorophyll content (referred to leaf area) were found in the young but well developed leaves, i.e. the third and fourth counting from the top (a leaf of 20 cm.2 area served as first leaf). These leaves are designated here as “photosynthetically mature”.3.The decrease in PR during leaf ageing was more rapid than that of the chlorophyll content. At a certain chlorophyll content (about 2.25 to 2.45 mg./ /dm.2) the rate of net photosynthesis drops to zero.4.The PR is linearly proportional to the amount of chlorophyll (referred to unit area), independent of the position of the leaf in the genetic spiral. No substantial differences in the results were found on using two completely different methods.AbstractИзучались различия в интенсивности нетто-ф отосинтеза и в содержании хлоро-ф илла у листьев разного возраста в 90-110-дневной розетке Nicotiana sanderae hort. Для определения интенсивности фотосиптеза нами иснользованы два метода, а именно: весовое определение прироста сухого веса но Бартонгу, субину и Шетлику (1960) и газометрическое определение инфракрасным анализатором CO2. Самыми высокими значениями фотосинтеза и содержанием хлорофилла (но отношению к новерхности листьев) обладают молодые, но уже хороншо развитые листъя, т. е. третий и четвертый лист от верхушки (нервым листом разумеется лист поверхностью приблизительно в 20 cm2). Такие листья названы фотосинтетически зрелыми. Самые молодые листья и особенно более старые листья обладают нониженной ннтенсивностью фотосинтеза и также пониженным содержанием хлорофилла; у самых старых листъев интенсивность фотосинтеза практически пулевая. ИНтенсивность фотосинтеза и также содержание хлорофилла в течение развития меннются. Их моменталъные различия в генетической спирали, повидимому, сходны с их изменениямн в онтогенезисе листа. Надение интенсивности фотосинтеза но мере старения листьев быстрее по сравнепию с надепием содержания хлорофилла. Нри онределенном содержании хлорофилла (т. е. нриблизителъно 2,25–2,45 мг/дм2) падает интенсивностъ нетто-фотосиптеза к Нулю. Интенсивностъ фотосинтеза находится в линеарной зависимости от количества хлорофилла (при пересчете на единицу поверхности), и не зависима от ноложения листа в генетической снирали. Оба исполъзованных метода для онределения интенсивности фотосинтеза дали сходные результаты.

Water saturation deficit in the wilting plant. The preference of young leaves and the translocation of water from old into young leaves

U 100 až 120denných rostlin krmné kapusty a řepky byly sledovány rozdíly v dynamice vzniku a dalšího vývoje momentálního vodního deficitu (VD) u různě starých listů. VD byl stanovován terčíkovou metodou s extrapolaí dosycovací křivky do počátku (Čatský 1962b). U listů, oddělených od rostliny a vadnoucích bez přísunu vody, je VD nejvyšší u mladých a nejnižší u starých listů, tedy v podstatě odpovídá rozdílům v intensité transpirace. Při odříznutí celé rostliny vadnou listy různého stáří v podstatě stejnou intensitou. V pozdějřích fázích vadnutí byly v některých pokusech stanoveny mírně vyšší hodnoty VD starých listů. Při pomalém vadnutí rostliny in situ, indukovaném snižováním půdní vlhkosti, byla počínaje středními hodnotami VD, tj. průměrně od 8 až 20 % stanovena velmi zřetelná preference mladých listů v zásobování vodou. Při celkovém nedostatku vody v rostlině nejprve silně vadnou a později odumírají starí a dospělé listy; VD mladých listů se dlouho udržuje na poměrně nízkých hodnotách. Tento průběh vadnutí rostliny in situ byl stanoven jak přímým měřením VD, tak i nepřímo stanovením poklesu procentuálního obsahu vody v listech. Na zjiřtěné preferenci mladých listů v zásobování vodou se uplatňuje i translokace vody do mladých listů z vadnoucích listů starších.Summary1.The differences in the dynamics of the origin and further development of the water saturation deficit (WSD) in leaves of different age from 100- to 120-day-old plants of fodder cabbage and rape were investigated.2.WSD in leaves of different age detached from plants and wilting without water supply develops most quickly in young and most slowly in old leaves. This is in basic agreement with differences in transpiration rate.3.When entire plants are cut off, leaves of different age wilt at the same rate. In the later phases of wilting, (i.e. at a WSD value of over 20 to 30%) slightly higher WSD values were found in old leaves.4.During slow wilting of plantsin situ, induced by decreasing soil moisture, a definite preference of young leaves in water supply was determined commencing from medium WSD values, i.e. on an average from 8 to 20%. During total lack of water in the plant, old and adult leaves wilt markedly and die off; the WSD of young leaves remains for a long time at comparatively low values.5.In the observed preference of young leaves, the translocation of water to young leaves from the wilting older leaves takes a part.AbstractИзучалиСь различия в динамике возникновения и дальнейшего развития моментального водного дефицита (ВД) у разновозраСтных лиСтьев 100-120-дневных раСтений кормовой каПуСты и суреПицы. ВД оПределяли По методу диСков с экСтраПоляцией кривой сыщения до начала (Čatský, 1962б). ВД разновозрастных листьев, отделенных от раСтения и завядающих без Подачи воды, отвечает в СущноСти различиям в интенсивности транСПирации. ПоСле того как Срезать целое раСтение разновозраСтные лиСтья завядают с одинаковой в сущности интенсивноСтью. В более Поздних фазах завядания (т. е. в области значений ВД более 30%) установлены умеренно Повышенные значения ВД у более старых листьев. В случае медленного завядания растений in situ, индуцированном снижением влажности Почвы, установлена — начиная средними значениями Вд, В. е. начиная в среднем от 15% -весьма заметная Преференция молодых лиСтьев в Снабжении водой. В случае общего недостатка воды на раСтении Сильно вянут и ПоСле отмирают Старые и зрелые лиСтья. Данный ход завядания растения in situ установлен как неПосредственным измерением ВД, так и косвенно оПределением Процентного содержания воды в листьях. В установленной Преференции молодых листьев в отношении снабжения водой Принимает участие и транслокация воды в молодые лиСтья из завядающих Более старых лиСтьев.

Photosynthesis of plant régénérants. Specificity ofin vitro conditions and plantlet response

Regenerants from tobacco(Nicotiana tabacum L. cv. White Burley) leaf segments cultivatedin vitro in vessels with solid agar medium under usual conditions (plantlets) grew under very low irradiance (I = 40 μxmol m−2 s−1), very high relative humidity (more than 90%) and decreased CO2 concentration (ca) during light period. In comparison with seedlings of a similar number of leaves and similar total leaf area grown in sand and nutrient solution, the plantlets had lower dry mass of shoots and roots per plant and thinner leaves almost without trichomes and epicuticular waxes. Due to a low transpiration rate under high relative humidity the water potential of plantlet leaves was higher than that of seedling leaves and the difference in water potential between leaves and medium was lowei. The rate of water loss from leaves detached from plantlets was considerably faster than that from seedlings under the same conditions (I = 110 μrnol m−2; s−1, temperature 30 °C, relative humidity 50 %). Net photosynthetie rates (Pn) of leaves of plantlets and seedlings measured under saturating I, natural ca and the leaf temperature 20 °C were similar, nevertheless the shape of curves relating Pn to c» indicated some differences in photosynthetie parameters(e.g. saturation of Pn under lower ca> higher CO2 compensation concentration in plantlets than in seedlings). Similarly compensation and saturating I were lower in plantlets than in seedlings. The shape of transpiration curves as well as the expressive linear phases of PN(ca) and PN(I) curves of plantlet leaves indicated ineffective stomatal control of gas exchance. These results were confirmed by microscopic observations of stomatal movementsin situ

The role played by growth in the determination of water deficit in plants

SouhrnPředložená práce zjištuje, za jakých okolností můžeme považovat hodnoty vodního deficitu listů nebo rostlin, stanovenéStockerovou (1929) metodou, za skutečný aktuální vodní deficit. K pokusům bylo použito listů tabákuNicotiana Sanderae hort. Ke stanovení aktuálního vodního deficitu je popsána rychlá metoda, používající terčíků, vyříznutých z listů. Sycení těchto terčíků probíhá ve vlhčené plotně z 5% agaru.Bylo zjištěno, že příjem vody odříznutým listem nemusí mít svůj původ jen v momentálním neúplném nasycení listových pletiv vodou, nýbrž je u mladých listů určován z velké míry jejich dlouživým růstem. Tento předpoklad je dokládán mj. tímto:1.Mladé listy přijímají vodu po značně delší dobu než listy staré, takže u nich není prakticky nikdy dosaženo plného nasycení do konstantní váhy, jak toho vyžadujeStockerova metoda (grafy 3 a 4).2.Na rozdíl od výsledkůStockerovy metody se vodní deficit mladých listů, stanovený nasycením terčíků z nich vyříznutých, neliší nijak podstatně od deficitu listů starších (graf 8).3.PodleStockera stanovený vodní deficit mladých listů rostlin, nasycenýchin situ (tedy s prakticky nulovým deficitem) je značně vyšší, než by odpovídalo tomuto jejich nasycení (graf 9).SummaryThe aim of this work was to establish under what conditions the water deficit values obtained byStocker’s (1929) method can be considered to be those for actual water deficits. It was found that the water intake of detached leaves is not necessarily due only to incomplete saturation of the leaf tissues with water, but that in young leaves it is caused to a great extent by their extension growth. Thus, water deficit in the sense ofStocker’s definition is not merely a simple physiological state of incomplete saturation of the tissues, but is expressed by the sum of the need for water to achieve the greatest possible saturation of the tissues and the need for water in the normal course of the extension growth of cells.РезюмеПредлагаемая работа устанавливает, при каких обстоятельствах данные по водному дефициту листьев или целых растений, определэнные по методуStocker-a, можно считать настоящим актуальным водным дефицитом. Опыты проводились на листьях табакаNicotiana Sanderae hort. Описывается быстрый метод определения водного дефицита: из листьев вырезаются диски, которые насыщаются водой на увлажненных пластинках из 5% агар-агара.Было установлено, что потребние воды отрезанным листом не обязательно обусловливается неполным насыщением тканей листа водой в данный момент, определяясь в большей мере у молодых листьев их ростом в длину. В пользу этого предположения можно привести следующие факты:1.Молодые листья принимают воду значительно дольше, чем взрослые, так что у них практическтически никогда не достигается полного насыщения до постоянного веса, как этого требует методStocker-a (график 3 и 4).2.В отличие от результатов, полученных по методуStocker-a, водный дефицит молодых листьев, определенный путем насыщения дисков вырезанных из этих листьев, в основном не отличается от дефицита более старых листьев (график 8).3.Водный дефицит молодых растений, насыщенныхin situ (т. е. практически с нулевым дефицитом), определенный по методуStocker-a, оказывается гораздо более высоким, чем это соотвествовало бы их насыщению (график 9).

Maintenance and growth components of dark respiration rate in leaves of C3 and C4 plants as affected by leaf temperature

The rates of maintenance and growth components of leaf dark respiration of a C3 plant (Phaseolus vulgaris L.) and C4 plant (Zea mays L.) as affected by temperature were studied using the McCree concept. Respiration rates were measured by means of infrared gas analysis in a closed gas exchange system. In both C3 and C4 species RD and Rm increased with temperature in the temperature range (15–62 °C) studied. RG depended on temperature with an optimum near the temperature optimum of gross photosynthetic rate, Pg. Significant correlation between RD and RM and between RG and PG was found.

A closed system for measurement of photosynthesis, photorespiration and transpiration rates

An installation is described enabling measurements of photosynthesis, transpiration and dark respiration, and estimation of photorespiration rates at different carbon dioxide and oxygen concentrations, at different irradiances and leaf temperatures.AbstractV práci je podrobně popsáno zařízení, které umožňuje měření rychlosti fotosynthesy, transpirace a temnotního dýchání a výpočet rychlosti fotorespirace při různých koncentracích kysličníku uhličitého a kyslíku, při různém ozáření listu a různé jeho teplotě.

Zur Frage der pH-Bestimmung bei colorimetrischen Assimilationsmessungen

Zusammenfassung1.Die Arbeit macht auf die mangelnde Eignung von Kresolrot bei colorimetrischen Durchströmungsbestimmungen der Assimilationsintensität aufmerksam.2.Zur Bestimmung eines pH-Wertes über 8,2 wurde ein Gemisch von 20 mg Thymolblau und 10 mg Kresolrot je Liter Bicarbonatlösung vorgeschlagen, die sich für eine visuelle Abschätzung des pH-Wertes eignet. Das Gemisch hat einen guten Übergang von pH 7,6–8,6, und im verwendeten Bereich von pH 7,8–8,4 erlaubt sie eine Abschätzung des pH-Wertes mit einer Genauigkeit von 0,02–0,03 pH.3.Die Möglichkeit der Verwendung vonLanges Formel (1956) für eine Berechnung der CO2-Konzentration in der Luft aus dem pH-Wert der Bicarbonatlösung ist auch bei der Bestimmung des pH mittels des angegebenen Gemisches erwiesen.4.Beim Vergleich der Ergebnisse der Freiland-Durchströmungsmethode (unter Verwendung vonLanges Formel) mit URAS wurde eine schwache Abweichung der Werte von den URAS-Angaben festgestellt. Diese Abweichung erreicht im Durchschnitt bei einer Konzentration von 0,04 Vol.-% CO2 etwa −8% des Sollwertes, bei 0,03 Vol.-% CO2 etwa −3% und bei 0,02 Vol.-% CO2 etwa +4%, zeigt also Werte, die die experimentellen Fehler nur wenig überhöhen.5.Es werden die Möglichkeiten der Verwendung der colorimetrischen Methode zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Terrain und im Laboratorium diskutiert, und es wird eine Durchperlungseinrichtung für die photocolorimetrische pH-Bestimmung ohne Unterbrechung der Luftströmung beschrieben.

Calculator-assisted measurements of photosynthetic, respiration and photorespiration rates in a closed gas exchange system

A closed gas exchange system has been designed for connection to the Hewlett-Packard programmable calculator controlled data acquisition system to provide a complete process of measuring and control. The system enables routine measurements of photosynthetic and dark respiration rates at different irradiances and different carbon dioxide and oxygen concentrations and leaf temperatures, and also a simple and rapid automatic control of irradiance according to the actual photosynthetic rate.