a 0-21% – os oxigénkoncentráció hatását a fotoszintézisre számos magasabb növény ép leveleiben vizsgálták.
a magasabb növények fotoszintetikus Co2-rögzítését jelentősen gátolja az oxigén koncentrációja kevesebb, mint 2%. A gátlás az oxigénkoncentrációval növekszik, és körülbelül 30% 21% O2 és 0,03% Co atmoszférában.2. Kétségtelen tehát, hogy a normál levegőben lévő oxigén erős gátló hatást fejt ki a szárazföldi növények fotoszintetikus Co2-rögzítésére természetes körülmények között.
az oxigén gátló hatása gyorsan termelődik és teljesen reverzibilis.
a gátlás mértéke független a fény intenzitásától.
a CO2-rögzítés kvantumhozama, azaz a görbe Lineáris részének meredeksége a Co2-felvételhez képest az abszorbeált kvantum, ugyanolyan mértékben gátolt, mint a fény telített sebessége minden vizsgált oxigénkoncentrációnál.
a magasabb rendű növények különböző fajai, amelyek nagymértékben különböznek a fényintenzitásra és a Co2-koncentrációra adott fotoszintetikus Válaszban, és a CO2-rögzítés fénytel telített szerepe több mint 10-szeres, figyelemre méltó hasonlóságot mutatnak az oxigénkoncentrációra adott válaszukban. Ezzel szemben, amikor a magasabb rendű növényekkel azonos körülmények között vizsgálták, a chlorella és az Ulva zöld alga nem mutatott mérhető gátlást a fotoszintetikus Co2‐rögzítésben. Hasonlóság, a fluoreszcencia intenzitásának növekedése a magasabb növényekben található növekvő oxigénkoncentrációkkal szintén nem volt megfigyelhető a Chlorella-ban. A jelenlegi eredmények, valamint az algák oxigénkoncentrációra adott fotoszintetikus válaszának korábbi adatai azt mutatják, hogy a magasabb növények fotoszintetikus készüléke jelentősen eltér az algák oxigénérzékenységétől.
az oxigén gátló hatása a fotoszintetikus Co2 rögzítésre magasabb növényekben valamivel magasabb hullámhosszokon, amelyek elsősorban az I. fotorendszert gerjesztik. Szintén, a Co2 rögzítésének Emerson-fokozódása, amelyet akkor mérnek, ha a vörös fény hátterére alacsony intenzitású távoli vörös sugarat vetnek ki, alacsony oxigénösszehúzódás mellett nagyobb, mint levegő alatt. A reverzibilis fény által kiváltott abszorbancia‐változások mérése azt mutatja, hogy az 591 nm-es változás valószínűleg a pla okozta.a sztocianint csak akkor befolyásolja az oxigénkoncentráció, ha a II. a rendszer gerjesztése által okozott plastocianinra gyakorolt redukáló hatás csökken az oxigénkoncentráció növekedésével. Ezekből az eredményekből azt sugallják, hogy az oxigén általi gátlás lehetséges helye a két fotorendszer közötti elektronhordozó láncban van. Az oxigén elektron-akceptorként működhet ezen a helyen, aminek következtében a redukáló erő reagál a molekuláris oxigénnel. Ez a hipotézis azonban nem veszi figyelembe a kvantumhozam és a fotoszintetikus CO2 felvétel fénytel telített sebességének azonos gátlását.
a fotoszintetikus folyamat során a növények szén-dioxidot vesznek fel és oxigént fejlesztenek ki. A molekuláris oxigén jelenlegi magas koncentrációját a légkörben általában úgy tekintik, hogy a fotoszintetikus organizmusok aktivitásából származik. Az oxigénkoncentráció hatása tehát nemcsak a fotoszintézis biofizikája és biokémiája, hanem az ökológia és a biológia más ágai szempontjából is nagy érdeklődésre számot tartó problémának tűnik.
Warburg (1920) felfedezte, hogy az oxigén magas koncentrációja gátolja a fotoszintetikus oxigén evolúciójának sebességét az egysejtű algában Chlorella. Azóta számos szerző megerősítette, hogy a 21-100% – os oxigén-koncentráció kifejezetten gátló hatással van a fotoszintézisre, különösen a telítő fényintenzitások esetén. Bizonyos bizonyítékok vannak arra, hogy olyan körülmények között, amikor a szén-dioxid koncentrációja korlátozza a fotoszintézist, a gátlás még az oxigén 21% – ában is nyilvánvalóvá válhat. A gátlás nem tekinthető alacsony fényintenzitás mellett működőnek. A témát Turner és Brittain (1962) írta.
különböző hipotéziseket terjesztettek elő az oxigén gátló hatásának magyarázatára, amelyet általában Warhurg-effektusnak neveznek. Egyes szerzők támogatják az enzimgátlás gondolatát; Turner et al. (1958), hogy a szén‐redukciós ciklus egy vagy több enzimét inaktiválja az oxigén: lirianlals (1962), hogy az oxigén-fejlődő komplex enzimjei inhihitáltak. Más hipotézisek olyan hátsó reakciókra vonatkoznak, amelyekben molekuláris oxigént vesznek fel, ezáltal megfordítva a fotoszintetikus folyamatot. Ezek a reakciók magukban foglalják a foto-oxidációt, a fotorezpirációt és a Mehler-reakciót (Tamiya et al., 1957). Jelenleg nincs általánosan elfogadott hipotézis, amely magyarázná a hatást.
a gyakran ellentmondásos eredmények, amelyeken ezek a hipotézisek alapultak, többnyire algákon készültek. A fotoszintézis gátló hatásának első megfigyelését egy magasabb növényben hy McAlister and Myers (1940) búzalevelekben végezték. Megállapították, hogy a fotoszintlietikus CO2 felvétel jelentősen alacsonyabb volt a levegőben, mint körülbelül 0,5% oxigén atmoszférában. Az alkalmazott CO2-koncentrációnál (0,03%) a gátlás mind magas, mind közepes fényintenzitásnál jelen volt. Alacsony fényintenzitás mellett nem kaptunk adatokat.
bár az oxigénkoncentráció fotoszintézisre gyakorolt hatásának vizsgálata magasabb növényekben nagy érdeklődésnek tűnik, különös tekintettel arra, hogy a legtöbb szárazföldi növény természetes környezete 21% oxigéntartalmú légkör, nagyon kevés figyelmet vonzott. A szerző tudomása szerint a témával kapcsolatban nem tettek közzé alapos vizsgálatot.
a jelen vizsgálat arra irányul, hogy a magasabb növények fotoszintetikus válaszát a normál levegő koncentrációjáig tisztázzák. Az adatok azt mutatják, hogy a magasabb növények ép leveleiben a fotoszintetikus CO2-rögzítést a fény intenzitásától függetlenül a normál levegőben lévő oxigén erősen gátolja, és hogy az oxigénre adott filoszintetikus válasz jelentősen eltér a zöld algákétól. A jelen vizsgálat célja a magasabb növények fotoszintetikus válaszának tisztázása az oxigénkoncentrációkig a normál levegőig. Az adatok azt mutatják, hogy a magasabb növények ép leveleiben a fotoszintetikus CO2-rögzítést a fény intenzitásától függetlenül a normál levegőben lévő oxigén erősen gátolja, és hogy az oxigénre adott filoszintetikus válasz jelentősen eltér a zöld algákétól.