Mindsket respiration – En vej til formindsket tab af udbytte? Plantekongres 2008 Herning 9. januar 2008 Mindsket respiration – En vej til formindsket tab af udbytte? Forskningschef Ian Max Møller Institut for Genetik og Bioteknologi, DJF, AU A A R H U S U N I V E R S I T E T Faculty of Agricultural Sciences

Dyr ånder (respirerer) Respiration CO2 + H2O + kemisk energi (ATP) mitokondrier Kulhydrater Proteiner Lipider + O2

Planter har fotosyntese CO2 + H2O + lys kloroplaster Kulhydrater Proteiner Lipider + O2

Men planter respirerer også Respiration Kulhydrater Proteiner Lipider + O2 CO2 + H2O + kemisk energi (ATP) kloroplaster mitokondrier + lys Fotosyntese

Planter respirerer i mørke Ikke-grønne dele Fotosyntese - nej respiration - ja Grønne dele I mørke

Men planter respirerer også i lys Ikke-grønne dele Fotosyntese - nej Respiration - ja Grønne dele I mørke Ikke-grønne dele Fotosyntese - nej Respiration - ja Grønne dele Fotosyntese - ja I lys

Planternes respiration er en vigtig faktor for nettoprodutionen fotosyntese C gevinst C tab respiration

Respiration leder til tab af kulhydrat dannet i fotosyntesen Respirationen forbruger 30-60% af det kulhydrat, som dannes af fotosyntesen Planterespiration er derfor vigtig for afgrøders produktivitet Planterespiration er derfor også vigtig for økosystemets (klodens) CO2-balance

Planterespirationens effekt Planterespirationens effekt. En simulering af akkumuleret ændring i kulstof bundet i den globale terrestriske biosfære ved at antage forskellige temperatur-følsomheder for bladrespiration.

Planters respiration er energi-sløsende Planters respiration ligner dyrenes respiration på det biokemiske niveau Men planters respiration indeholder en række energi-sløsende enzymer I dyremitokondrier dannes der 30 ATP molekyler (cellernes energivaluta) ved nedbrydning af 1 molekyle glukose til CO2 I plantemitokondrier er ATP-udbyttet lavere, og det kan være i nærheden af nul i visse ekstreme tilfælde

Når ingen ATP produceres, frigives energien som varme Meget høj aktivitet af energi-sløsende enzymer (specielt alternativ oxidase) from Mauseth 1998

Energi-sløsende enzymer i planternes respiration – Det ved vi - I Der er i alt 6 energisløsende enzymer som kodes af i alt 15 gener (i Arabidopsis) I de fleste tilfælde kodes det samme enzym af flere gener Kun for ét af enzymerne – alternativ oxidase – kan vi måle enzymets bidrag til den intakte plantes respiration

Energi-sløsende enzymer i planternes respiration – Det ved vi - II Alternativ oxidases bidrag til planters respiration varierer meget afhængig af art, væv, alder og dyrkningsforhold Alternativ oxidase bidrager mere ved høje temperaturer Alternativ oxidase bidrager mere ved tørkestres Alternativ oxidases rolle er måske at hjælpe planten med at tilpasse sig til ændrede forhold

Åbent spørgsmål – Kan vi gøre planters respiration mere effektiv Åbent spørgsmål – Kan vi gøre planters respiration mere effektiv? Også uden at forringe planternes tilpasningsevne? Slå gener, som koder for energisløsende enzymer, ud et af gangen og derefter i kombination Studér de muterede planter Under ideelle betingelser og under forskellige former for stress (lav/høj temperatur, tørkestress, etc) I markforsøg Dette projekt er Professor Allan Rasmusson, Lunds Universitet i gang med