Revista Chilena de Historia Natural (Sep 2008)
Effects of low temperature acclimation on photosynthesis in three Chilean Proteaceae Efectos de la aclimatación a baja temperatura sobre la fotosíntesis de tres proteáceas chilenas
Abstract
Embothrium coccineum, Gevuina avellana, and Lomaría ferruginea grow in habitats contrasting in temperature and light intensity. Embothrium coccineum is a pioneer species that establishes itself in open sites completely exposed to variable sunlight and temperature. Gevuina avellana is usually found in more protected sites. Lomaría ferruginea regenerates under the canopy in sites with low thermal oscillations and high humidity. In order to establish an association of their habitats with functional attributes of each species, we studied their photosynthetic responses to temperature and light intensity. We expected that E. coccineum, which grows at full sun, is able to acclimate much better its photosynthetic apparatus to different temperatures than the shade tolerant L. ferruginea and the semi-shade tolerant G. avellana. One group of plants of each species containing six individuals each was subjected to 4 °C (cold-acclimated plants). Another group with the same number of individuals was subjected to 20 °C (non-acclimated plants). In non-acclimated plants of E. coccineum, the photosynthetic rate as measured by 0(2) evolution presented its maximum at 30 °C (16.5 ^mol 0(2) m"² s"¹) with an optimum between 20 and 35 °C, while in G. avellana and L. ferruginea the highest photosynthetic rate (~13 ^mol 0(2) m"² s") was obtained at 25 °C. Cold acclimation significantly reduced the photosynthetic rates of the investigated species. The Q10 for 0(2) evolution decreased significantly in cold-acclimated E. coccineum and G. avellana but not in L. ferruginea. The fluorescence parameters of PSII showed that E. coccineum presents a higher effective quantum yield (cPPSII) at both growth temperatures. Photochemical quenching (qP) was more affected by the photosynthetic photon flux density (PPFD) in L. ferruginea than in the other species. Lomaría ferruginea presented the highest non-photochemical quenching (NPQ) at lower PPFD. Thus, the photosynthetic apparatus of each species presents functional differences according to the characteristics of light availability and temperature changes of their habitats.Embothrium coccineum, Gevuina avellana y Lomaría ferruginea crecen en habitat contrastantes en temperatura e intensidad lumínica. Embothrium coccineum es una especie pionera que se establece en sitios abiertos, completamente expuestos a luminosidad y temperatura variables. Gevuina avellana se encuentra usualmente en sitios más protegidos. Lomaría ferruginea regenera bajo el dosel en sitios con bajas oscilaciones térmicas y alta humedad. Con el objetivo de establecer una asociación de los habitats que ocupan estas especies y los atributos funcionales de cada una de ellas, se estudió las respuestas fotosintéticas a la temperatura e intensidad lumínica. Un grupo de plantas de cada especie (seis individuos por especie) se aclimataron a 4 °C (plantas aclimatadas al frío). Otro grupo con el mismo número de individuos fue mantenido a 20 °C (plantas no aclimatadas al frío). Plantas no aclimatadas de E. coccineum, presentaron una tasa fotosintética máxima, medida como evolución de 0(2), a 30 °C (16,5 ^mol 0(2) m"²s_1) con un óptimo entre 20 y 35 °C, mientras que en G. avellana y L. ferruginea la mayor tasa fotosintética (~13 ^mol 0(2) m"² s"¹) se obtuvo a 25 °C. La aclimatación al frío redujo significativamente las tasas fotosintéticas de las especies. El Q10 para la evolución de 0(2) fue similar en las tres especies en el estado no aclimatado al frío. La aclimatación al frío disminuyó Q10 en E. coccineum y G. avellana, pero permaneció invariable en L. ferruginea. Los parámetros de fluorescencia del PSII mostraron que E. coccineum presentó un mayor rendimiento cuántico efectivo del PSII (PSII) a ambas temperaturas crecimiento. El apagamiento fotoquímico (qP) fue más afectado por la densidad de flujo fotónico fotosintético (PPFD) en L. ferruginea que en las otras especies. Lomatia ferruginea presentó el mayor apagamiento no fotoquímico (NPQ) a una baja PPFD. Por lo tanto, el aparato fotosintético de cada especie presenta diferencias funcionales de acuerdo a las características de disponibilidad lumínica y cambios de temperatura de sus habitat.
