Photosynthetic characteristics of a tropical population of Nitella cernua (Characeae, Chlorophyta)

Abstract

Foram analisadas mensalmente, durante um ano, as características fotossintéticas (por meio de fluorescência da clorofila e evolução de O2) de uma população tropical de Nitella cernua do sudeste do Brasil (20º50'32 S, 49º26'15 W). Parâmetros derivados das curvas fotossíntese-irradiância (FI) por fluorescência (alto valor do parâmetro de saturação de luz, Ik, e ausência ou baixa fotoinibição, b) sugeriram adaptação a alta irradiância, enquanto aqueles por evolução de oxigênio mostraram adaptações à sombra (baixo valores de Ik e de irradiância de compensação, Ic , altos valores de eficiência fotossintética, alfa, e beta). Parâmetros das curvas FI por oxigênio sugeriram aclimatação à luz: Ik e taxa fotossintética máxima, Fmax (analisada como rETR, taxa relativa de transporte de elétrons) aumentaram e a foi significativamente menor sob irradiância mais alta (inverno). Este padrão é um ajuste pelo número e tamanho das unidades fotossintéticas. O desempenho fotossintético avaliado por fluorescência revelou dois períodos sazonais: maiores valores de Fmax, Ik e extinção não-fotoquímica, de outubro a março, e menores, de abril a outubro. Respostas de temperatura foram observadas apenas no verão, mas ótimos de temperatura foram diferentes: picos de fotossíntese líquida ocorreram a 20ºC, enquanto rETR aumentou com temperaturas mais altas (até 30ºC). A respiração no escuro aumentou com a elevação da temperatura. Velocidade da correnteza teve presumivelmente papel estimulatório sobre as taxas fotossintéticas, como sugerido pelas correlações positivas com Fmax e alfa. Experimentos de pH revelaram taxas fotossintéticas mais altas em pH 4,0, sugerindo maior afinidade por CO2. Essas amplas respostas das características fotossintéticas da população de N. cernua à irradiância, à temperatura e ao pH/carbono inorgânico refletem grande tolerância a variações dessas variáveis ambientes, que, provavelmente, contribuem para a extensa distribuição de N. cernua.

Photosynthetic characteristics (assessed by chlorophyll fluorescence and O2 evolution) were analysed monthly during one year in a tropical population of Nitella cernua from southeastern Brazil (20º50'32 S, 49º26'15 W). Parameters derived from photosynthesis-irradiance (PI) curves by fluorescence (high values of the photosynthetic parameter, Ik, and lack or low values of photoinhibition, beta) suggested adaptation to high irradiance, whereas those by O2 evolution showed a different pattern (low values of Ik and compensation irradiance, Ic, high values of photosynthetic efficiency, alpha, and photoinhibition). Parameters from PI curves by O2 evolution suggested light acclimation: Ik and maximum photosynthetic rate, Pmax (as rETR, relative electron transfer rate) increased, whereas a became significantly lower under higher irradiance (winter). This pattern is an adjustment of both number and size of photosynthetic units. Photosynthetic performance assessed by fluorescence revealed two seasonal periods: higher values of Pmax (rETR), Ik and non-photochemical quenching from October to March (rainy season), and lower values from April to October (dry season). Temperature responses were observed only in summer, but temperature optima were different between methods: peaks of net photosynthesis occurred at 20ºC, whereas rETR increased towards higher temperatures (up to 30ºC). Dark respiration increased with higher temperatures. Current velocity had a stimulatory effect on photosynthetic rates, as suggested by positive correlations with Pmax (rETR) and alpha. pH experiments revealed highest net photosynthetic rates under pH 4.0, suggesting higher affinity for CO2 than HCO3-. This broad range of responses of photosynthetic characteristics of this N. cernua population to irradiance, temperature, and pH/inorganic carbon reflects a wide tolerance to variations in these environmental variables, which probably contribute to the wide distribution of this species.