Hiilidioksidin diffuusio mesofyllissä

Abstract

Tutkielmassa käsitellään hiilidioksidin diffuusiota mesofyllissä ja mahdollisia näkökulmia sen kehittämiseen ja tämän vaikutusta kasvien kokonaisfotosynteesin tehokkuuteen. Hiilidioksidin läpäistyä lehden ilmaraon sen täytyy vielä kulkea mesofyllin läpi viherhiukkasen Rubisco-entsyymille. Matkalla on kuitenkin useita liikettä rajoittavia tekijöitä kuten lehden rakenne sekä mesofyllin muoto, koko, soluseinän koostumus ja solujen välinen kiinteä yhteys. Solujen välisen kiinteän yhteyden optimoinnissa pyritään avoimempaan rakenteeseen mesofyllisolujen välissä, tarkoittaen suurempaa ilmatilaa hiilidioksidille kulkea. Mesofyllisolujen anatomian muuntelussa pyrkimys on saavuttaa suurempi solun pinta-ala suhteessa solujen väliseen ilmatilaan, kasvattaen mahdollisia kohtia hiilidioksidilla läpäistä soluseinä. Soluseinän läpäisyä pyritään kehittämään myös suoraan muuntelemalla soluseinän koostumusta. Parempi hiilidioksidin johtavuus “gm” merkitsee korkeampaa hiilen lähtöainekonsentraatiota fotosynteesiä varten, sekä korkeampaa hiilidioksidi-happisuhdetta, jolloin Rubisco-entsyymi toimii karboksylaasina eikä oksygenaasina. Korkea lähtöainekonsentraatio sekä tehokas karboksylaatio mahdollistaa jatkuvan tehokkaan fotosynteesin viherhiukkasissa. Hiilidioksidin johtavuuden käänteisarvo on mesofyllin resistanssi hiilidioksidille “rm”. Mittaustekniikan resistanssille ovat edelleen epäsuoria mittauksia, jonka takia tutkimukset käyttävät paljon oletuksia resistiivisyyden määrityksessä. Tutkimukset mesofyllin johtavuudesta keskittyvät pääasiassa yhteen muuttujaan kerrallaan. Suuri osa tuloksista kuitenkin osoittaa, että johtavuutta kehittämällä kasvien kokonaistehokkuutta saataisiin kehitettyä etenkin, jos useiden eri komponenttien positiivinen vaikutus summautuu. Tehokkaampi johtavuus mesofyllissä voi myös kompensoida ilmahuokosten erikseen heikennettyä läpäisevyyttä, rajoittaen veden haihtumista lehdestä.