indflydelsen af iltkoncentration i området 0-21% på fotosyntese i intakte blade af en række højere planter er blevet undersøgt.
fotosyntetisk CO2-fiksering af højere planter hæmmes markant af ilt i koncentrationer ned til mindre end 2%. 30% i en atmosfære på 21% O2 og 0,03% Co.2. Uden tvivl udøver ilt i normal luft derfor en stærk hæmmende virkning på fotosyntetisk Co2-fiksering af jordplanter under naturlige forhold.
den hæmmende virkning af ilt produceres hurtigt og er fuldt reversibel.
graden af inhibering er uafhængig af lysintensiteten.
kvanteudbyttet til CO2-fiksering, dvs.hældningen af den lineære del af kurven for Co2-optagelse versus absorberet kvanta, hæmmes i samme grad som den lysmættede hastighed ved alle undersøgte iltkoncentrationer.
forskellige arter af højere planter, der varierer meget i fotosyntetisk respons på lysintensitet og Co2-koncentration, og med lette mættede roller af Co2-fiksering, der adskiller sig med en faktor på mere end 10 gange, viser en bemærkelsesværdig lighed i deres respons på iltkoncentration. I modsætning hertil viste de grønne alger Chlorella og Ulva, når de blev undersøgt under de samme betingelser som de højere planter, ingen målbar hæmning af fotosyntetisk Co2‐fiksering. Lighed, stigningen i fluorescensintensitet med stigende iltkoncentrationer fundet i højere planter blev heller ikke set i Chlorella. De nuværende resultater sammen med tidligere data om algernes fotosyntetiske respons på iltkoncentration indikerer, at det fotosyntetiske apparat fra højere planter adskiller sig betydeligt fra algernes følsomhed over for ilt.
den hæmmende virkning af ilt på fotosyntetisk Co2-fiksering i højere planter er noget højere ved bølgelængder, der fortrinsvis ophidser fotosystem I. Emerson-forbedringen af Co2-fiksering målt, når en langt rød stråle med lav intensitet pålægges en baggrund af rødt lys, er større under lav iltkoncontrution end under luft. Målinger af reversible lysinducerede absorbansændringer afslører, at ændringen ved 591 nm, sandsynligvis forårsaget af pla.stocyanin, påvirkes kun af iltkoncentration, hvis photosystem II er ophidset. den reducerende virkning på plastocyanin, forårsaget af ophidselse af dette system, falder med stigende iltkoncentration. Ud fra disse resultater foreslås det, at et muligt sted for inhibering af ilt er i elektronbærerkæden mellem de to fotosystemer. Ilt kan fungere som en elektronacceptor på dette sted, hvilket får reducerende effekt til at reagere tilbage med molekylært ilt. Denne hypotese tager imidlertid ikke højde for lige hæmninger af kvanteudbyttet og den lysmættede hastighed af fotosyntetisk CO2-optagelse.
gennem den fotosyntetiske proces optager planter kulsyre og udvikler ilt. Den nuværende høje koncentration af molekylært ilt i atmosfæren anses generelt for at være opstået fra aktiviteten af fotosyntetiske organismer. Virkningen af iltkoncentration synes derfor at være et problem af stor interesse, ikke kun inden for biofysik og biokemi af fotosyntese, men også i økologi og andre grene af biologi.
det blev opdaget af Varburg (1920), at høje koncentrationer af ilt hæmmer hastigheden af fotosyntetisk iltudvikling i den encellede alge Chlorella. Siden da er det blevet bekræftet af forskellige forfattere, at iltkoncentrationer i området 21-100 procent har en markant hæmmende effekt på fotosyntese, især ved mættende lysintensiteter. Der er nogle tegn på, at under betingelser, hvor kulstofkoncentration begrænser fotosyntese, kan hæmningen blive tydelig selv i 21 procent ilt. Inhiberingen er ikke blevet anset for at virke ved lave lysintensiteter. En gennemgang om emnet er givet af Turner og Brittain (1962).
forskellige hypoteser er blevet fremsat for at forklare den hæmmende virkning af ilt, ofte benævnt Krigshurg-effekten. Nogle forfattere går ind for ideen om hæmning; Turner et al. (1958) at en eller flere af kulstofreduktionscyklussen inaktiveres af ilt: lirianlals (1962), der er inhihiteret af det iltudviklende kompleks. Andre hypoteser vedrører tilbagereaktioner, hvor molekylært ilt optages, hvilket vender den fotosyntetiske proces. Disse reaktioner inkluderer fotooksidering, fotorespiration og Mehler-reaktionen (Tamiya et al., 1957). På nuværende tidspunkt er der ingen generelt accepteret hypotese, der forklarer effekten.
de ofte modstridende resultater, som disse hypoteser var baseret på, er hovedsageligt opnået på alger. Den første observation af en hæmmende effekt på fotosyntese i en højere plante blev lavet hy McAlister og Myers (1940) i hvedeblade. De fandt ud af, at den fotosyntlietiske CO2-optagelse var markant lavere i luften end i en atmosfære på omkring 0,5 procent ilt. Ved den anvendte CO2-koncentration (0,03%) var inhiberingen til stede både ved høje og moderate lysintensiteter. Der blev ikke opnået data ved lave lysintensiteter.
selvom undersøgelsen af effekten af iltkoncentration på fotosyntese i højere planter synes at være af stor interesse, især da det naturlige miljø for de fleste landplanter er en atmosfære med et iltindhold på 21 procent, har det tiltrukket meget lidt opmærksomhed. Efter forfatterens viden er der ikke offentliggjort nogen grundig undersøgelse af emnet.
den nuværende undersøgelse er rettet mod at belyse det fotosyntetiske respons fra højere planter til iltkoncentrationer op til normal luft. Data præsenteres, der viser, at den fotosyntetiske CO2-fiksering i intakte blade af højere planter, uanset lysintensitet, hæmmes stærkt af ilt i normal luft, og at det pholosyntetiske respons på ilt adskiller sig betydeligt fra grønalger. Den nuværende undersøgelse er rettet mod at belyse det fotosyntetiske respons fra højere planter til iltkoncentrationer op til normal luft. Data præsenteres, der viser, at den fotosyntetiske CO2-fiksering i intakte blade af højere planter, uanset lysintensitet, hæmmes stærkt af ilt i normal luft, og at det pholosyntetiske respons på ilt adskiller sig betydeligt fra grønalger.