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Elevated CO2 induces down-regulation of photosyntesis and alleviates the effect of water deficit in Ceiba pentandra (Malvaceae)

Por: Tipo de material: ArtigoArtigoAssunto(s): Recursos online: Em: Revista Árvore (Brazil) v. 47 p. 1-12; (2023)Sumário: ABSTRACT – The simultaneous effect of elevated CO2 concentration and drought on trees is still under investigation in the Amazon. We evaluated the effect of CO2 levels (400 and 800 ppm) and water regimes (50% and 100% soil fi eld capacity) on photosynthetic traits, chlorophyll fluorescence, and total biomass accumulation in Ceiba pentandra. In well-watered plants, light-saturated photosynthesis (PN-sat) increased in plants exposed to elevated CO2 , but both PN-sat and stomatal conductance decreased in response to water deficit. The maximum carboxylation rate of Rubisco declined under elevated CO2 , which indicates down-regulation of photosynthesis at elevated CO2 . The Fv /Fm ratio was not affected by treatments. Notwithstanding, total plant biomass and leaf area were reduced by 34-37% under water deficit, but they were not aff ected by CO2 levels. The PN-sat values measured in well-irrigated plants at ambient CO2 were similar to those observed in plants subjected to elevated CO2 and water deficit (p = 0.26). We concluded that the effect of water deficit on PN-sat was mitigated by elevated CO2 . These results suggest that the increase of atmospheric CO2 concentrations associated to climate changes can at least partly off set the negative effect of drought in this multiuse and widely distributed species. Keywords: Biomass accumulation; Water use effi ciency; Photosynthesis acclimation. Sumário: RESUMO – O efeito simultâneo do aumento da concentração de CO2 e da seca nas árvores ainda está sendo investigado na Amazônia. Avaliou-se o efeito de níveis de CO2 (400 e 800 ppm) e regimes hídricos (50% e 100% da capacidade de campo do solo) sobre características fotossintéticas, fluorescência da clorofila e acúmulo de biomassa total em Ceiba pentandra. Em plantas bem irrigadas, a fotossíntese saturada por luz (PN-sat) aumentou em plantas expostas a CO2 elevado, mas tanto PN-sat quanto a condutância estomática diminuíram em resposta ao déficit hídrico. A taxa máxima de carboxilação de Rubisco diminuiu sob CO2 elevado, o que indica regulação negativa da fotossíntese em CO2 elevado. A relação Fv /Fm não foi afetada pelos tratamentos. No entanto, a biomassa total da planta e a área foliar foram reduzidas em 34-37% sob déficit hídrico, mas não foram afetadas pelos níveis de CO2 . Os valores de PN-sat medidos em plantas bem irrigadas em CO2 ambiente foram semelhantes aos observados em plantas submetidas a CO2 elevado e déficit hídrico (p = 0,26). Assim, concluiu-se que o efeito do déficit hídrico no PN-sat foi mitigado pelo CO2 elevado. Estes resultados sugerem que o aumento das concentrações atmosféricas de CO2 associado às mudanças climáticas pode compensar, pelo menos em parte, o efeito negativo da seca nesta espécie multiuso e amplamente distribuída. Palavras-Chave: Acumulação de biomassa; Eficiência do uso da água; Aclimatação da fotossíntese.
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ABSTRACT – The simultaneous effect of elevated CO2 concentration and drought on trees is still under investigation in the Amazon. We evaluated the effect of CO2 levels (400 and 800 ppm) and water regimes (50% and 100% soil fi eld capacity) on photosynthetic traits, chlorophyll fluorescence, and total biomass accumulation in Ceiba pentandra. In well-watered plants, light-saturated photosynthesis (PN-sat) increased in plants exposed to elevated CO2 , but both PN-sat and stomatal conductance decreased in response to water deficit. The maximum carboxylation rate of Rubisco declined under elevated CO2
, which indicates down-regulation of photosynthesis at elevated CO2 . The Fv /Fm ratio was not affected by treatments. Notwithstanding, total plant biomass and leaf area were reduced by 34-37% under water deficit, but they were not aff ected by CO2 levels. The PN-sat values measured in well-irrigated plants at ambient CO2 were similar to those observed in plants subjected to elevated CO2 and water deficit (p = 0.26). We concluded that the effect of water deficit on PN-sat was mitigated by elevated CO2 . These results suggest that the increase of atmospheric CO2 concentrations associated to climate changes can at least partly off set the negative effect of drought in this multiuse and widely distributed species. Keywords: Biomass accumulation; Water use effi ciency; Photosynthesis acclimation.

RESUMO – O efeito simultâneo do aumento da concentração de CO2 e da seca nas árvores ainda está sendo investigado na Amazônia. Avaliou-se o efeito de níveis de CO2 (400 e 800 ppm) e regimes hídricos (50% e 100% da capacidade de campo do solo) sobre características fotossintéticas, fluorescência da clorofila e acúmulo de biomassa total em Ceiba pentandra. Em plantas bem irrigadas, a fotossíntese saturada por luz (PN-sat) aumentou em plantas expostas a CO2 elevado, mas tanto PN-sat quanto a condutância estomática diminuíram em resposta ao déficit hídrico. A taxa máxima de carboxilação de Rubisco diminuiu sob CO2 elevado, o que indica regulação negativa da fotossíntese em CO2 elevado. A relação Fv /Fm não foi afetada pelos tratamentos. No entanto, a biomassa total da planta e a área foliar foram reduzidas em 34-37% sob déficit hídrico, mas não foram afetadas pelos níveis de CO2 . Os valores de PN-sat medidos em plantas bem irrigadas em CO2 ambiente foram semelhantes aos observados em plantas submetidas a CO2 elevado e déficit hídrico (p = 0,26). Assim, concluiu-se que o efeito do déficit hídrico no PN-sat foi mitigado pelo CO2 elevado. Estes resultados sugerem que o aumento das concentrações atmosféricas de CO2 associado às mudanças climáticas pode compensar, pelo menos em parte, o efeito negativo da seca nesta espécie multiuso e amplamente distribuída. Palavras-Chave: Acumulação de biomassa; Eficiência do uso da água; Aclimatação da fotossíntese.

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