Μορφολογική ασυμμετρία, αναπαραγωγική προσπάθεια, συσσώρευση ανθοκυανινών και φωτοσυνθετική ικανότητα ως δείκτες αρμοστικότητας των φυτών

Abstract

The present work attempts to investigate possible correlations between two leaf attributes (i.e. leaf fluctuating asymmetry and winter leaf redness) and corresponding photosynthetic performance. The aim was to assess whether the two attributes could be used as indirect indices of plant fitness. It was found that: • In most species tested photosynthetic performance was independent of leaf asymmetry. Yet, in some cases negative or positive correlations were evident. Since fluctuating asymmetry is established when young developing leaves are subjected to an environmental stress, it is inferred that in some plants the juvenile stress is registered as a long-term ecological memory rendering the plant more resistant to future adversity. • In two species (Cistus creticus and Pistacia lentiscus) displaying phenotypic plasticity in winter leaf redness it was found that the extent of redness is a reliable index of photosynthetic inferiority mainly manifested as increased photoinhibitory risk and decreased carboxylation efficiency. Given that red-leaf phenotypes are also nitrogen deficient it is concluded that the low CO₂ assimilation rates are linked to correspondingly low Rubisco content and the increased risk of photoinhibition to an imbalance between light- and biochemical reactions of photosynthesis. Winter accumulation of anthocyanins in these phenotypes cannot fully protect leaves against photoinhibition as the quantum yield of photosystem II primary photochemistry was significantly suppressed. • In spite of the photosynthetic inferiority of red-leaf phenotypes, their reproductive effort and reproductive success were similar to that of greens indicating that the observed levels of carbon assimilation decrease and nitrogen deficiency are not limiting for total plant fitness.

Στην παρούσα διατριβή γίνεται προσπάθεια συσχετισμού αφ’ ενός μεν της μορφολογικής ασυμμετρίας αφ’ ετέρου δε της ερυθρότητας των φύλλων με την αντίστοιχη φωτοσυνθετική τους ικανότητα. Ο στόχος είναι να εκτιμηθεί κατά πόσον μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έμμεσοι δείκτες της αρμοστικότητας των φυτών. Βρέθηκε ότι: • Στα περισσότερα από τα εξετασθέντα φυτικά είδη η φωτοσυνθετική ικανότητα των ώριμων φύλλων ήταν ανεξάρτητη του βαθμού της (τυχαίας) ασυμμετρίας τους ενώ σε άλλα παρουσιάστηκαν αρνητικές η θετικές συσχετίσεις. Επειδή η ασυμμετρία εγκαθιδρύεται όταν νεαρά φύλλα υποστούν περιβαλλοντική καταπόνηση συνάγεται ότι σε μερικά φυτά η καταπόνηση αυτή καταγράφεται ως μακροχρόνια οικολογική μνήμη και καθιστά τα συγκεκριμένα φυτά ανθεκτικά σε μελλοντικές αντίξοες συνθήκες • Σε δυο φυτά (Cistus creticus και Pistacia lentiscus) που παρουσιάζουν διακριτούς φαινοτύπους όσον άφορα το χρώμα των φύλλων κατά τη διάρκεια του χειμώνα (πράσινους και ερυθρούς) βρέθηκε ότι ο βαθμός της χειμερινής ερυθρότητας αποτελεί αξιόπιστο δείκτη φωτοσυνθετικής μειονεξίας που εκφράζεται, μεταξύ άλλων με αυξημένο κίνδυνο φωτοαναστολής και με χαμηλή ικανότητα καρβοξυλίωσης. Δεδομένου ότι οι ερυθροί φαινότυποι περιέχουν επίσης λιγότερο άζωτο συμπεραίνεται ότι η χαμηλή ταχύτητα αφομοίωσης CO₂ σχετίζεται με αντιστοίχως χαμηλά επίπεδα του ένζυμου Rubisco. Η χειμερινή συσσώρευση ανθοκυανινών στους φαινοτύπους αυτούς ενδεχομένως να παρέχει κάποια προστασία έναντι της φωτοαναστολής η οποία όμως δεν είναι πλήρης, μια και διαπιστώθηκε ότι η κβαντική απόδοση του φωτοσυστήματος II ήταν σημαντικά μειωμένη συγκρινόμενη με αυτήν των πράσινων φαινοτύπων • Παρ’ όλη την φωτοσυνθετική μειονεξία των ερυθρών φαινοτύπων η αναπαραγωγική τους προσπάθεια και η αναπαραγωγική τους επιτυχία δεν διέφερε από αυτή των πράσινων υποδεικνύοντας ότι το ευρεθέν έλλειμμα σε άνθρακα και άζωτο δεν περιορίζει τη συνολική τους αρμοστικότητα.