El efecto Warburg

Ya en 1920, Otto Warburg descubrió que el O2 tiene un efecto inhibidor sobre la fotosíntesis de las algas, lo que se denomina efecto Warburg. Este efecto también se aplica a las plantas de tres carbonos, pero no a las de cuatro carbonos. Por ejemplo, cuando una planta de soja se encuentra en una atmósfera de 275 o 73 ppm de CO2, su intensidad fotosintética es máxima en condiciones anaeróbicas. A medida que aumenta el O2 en la atmósfera, su intensidad fotosintética disminuye significativamente. Cuando la concentración de CO2 es baja, el O2 inhibe más gravemente la fotosíntesis.

Existen al menos cuatro razones para el fenómeno anterior:

1.O2 acelera la fotorrespiración de las plantas de tres carbonos.

2.O2 reduce la síntesis de NADPH H necesaria para la asimilación de carbono porque el O2 puede competir con el NADP por los electrones transferidos en la cadena fotosintética.

El 3.O2 formará radicales superóxido y oxígeno singlete que son perjudiciales para las membranas fotosintéticas. El oxígeno formará radicales superóxido (O2-) tras aceptar electrones transferidos desde la cadena fotosintética. Este último puede reaccionar con agua y iones de hidrógeno en los cloroplastos para generar hidroxilo y peróxido de hidrógeno, que también son dañinos para las membranas fotosintéticas, respectivamente. El oxígeno también se puede convertir directamente en oxígeno singlete con potencial dañino en los cloroplastos.

El 4.O2 puede acelerar la fotooxidación de los pigmentos fotosintéticos. Bajo luz intensa, debido a que el oxígeno participa en la fotooxidación de la clorofila y los carotenoides, la capacidad de los pigmentos fotosintéticos para recibir, transmitir y convertir la energía luminosa se reduce considerablemente y la tasa de transferencia de electrones fotosintéticos se reduce.

Las plantas de tres carbonos han desarrollado gradualmente algunas respuestas protectoras durante su evolución a largo plazo. Por ejemplo, la superóxido dismutasa (SOD) puede eliminar rápidamente los radicales superóxido; el ácido ascórbico y el glutatión pueden eliminar el H2O2 y el oxígeno singlete. Los carotenoides pueden eliminar el oxígeno singlete y la catalasa puede descomponer el peróxido de hidrógeno. Estas reacciones protectoras pueden aliviar la inhibición de la fotosíntesis por el O2.

En los últimos años, se han pulverizado ácido 2,3-epoxipropiónico y 2,3-epoxipropionato de potasio (150 ppm) sobre las hojas en el país y en el extranjero en una atmósfera con un contenido de oxígeno de 21, lo que puede aliviar. los efectos del oxígeno en las hojas. La inhibición de la fotosíntesis aumenta la intensidad fotosintética neta entre un 10 y un 29%. Además, la atmósfera con alto contenido de oxígeno también se utiliza para seleccionar plantas con fuertes capacidades antioxidantes y de inhibición fotosintética.

Además de los cuatro factores anteriores, unas buenas condiciones de agua y fertilizantes también son importantes para la fotosíntesis. Cuando falta agua, las hojas se marchitarán, los estomas se cerrarán y la fotosíntesis se inhibirá significativamente. La falta de nitrógeno, magnesio, hierro y otros elementos también puede dificultar la formación de clorofila. La deficiencia de fósforo y boro ralentizará el transporte hacia el exterior de los productos fotosintéticos de las hojas; cuando el potasio es deficiente, la intensidad fotosintética es particularmente baja en condiciones de poca luz.