"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF5702
ETF5702 "Lehesisese gaaside difusiooni füüsikalised, keemilised ja bioloogilised limitatsioonid metsapuudel (1.01.2004−31.12.2007)", Ülo Niinemets, Eesti Maaülikool, Põllumajandus- ja keskkonnainstituut.
ETF5702
Lehesisese gaaside difusiooni füüsikalised, keemilised ja bioloogilised limitatsioonid metsapuudel
Physical, chemical and biological barriers to gaseous diffusion from leaf intercellular air space to chloroplasts in forest trees
1.01.2004
31.12.2007
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB460 Füüsiline antropoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt34,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.5. MetsandusteadusT460 Puidu-, tselluloosi- ja paberitehnoloogia4.1. Põllumajandus, metsandus, kalandus ja nendega seonduvad teadused (agronoomia, loomakasvatus, kalakasvatus, metsakasvatus, aiandus jne.)33,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.3. GeneetikaB225 Taimegeneetika1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt33,0
PerioodSumma
01.01.2004−31.12.2004255 000,00 EEK (16 297,47 EUR)
01.01.2005−31.12.2005264 505,88 EEK (16 905,01 EUR)
01.01.2006−31.12.2006269 880,00 EEK (17 248,48 EUR)
01.01.2007−31.12.2007276 600,00 EEK (17 677,96 EUR)
68 128,92 EUR

Lehesisene gaaside difusioonitakistus (Ri) limiteerib süsihappegaasi difusiooni kloroplastidesse ja lenduvate orgaaniliste ühendite (VOC) emissiooni taimelehtedest. Kirjanduse andmetel on eriti suur lehtede difusioonitakistus metsapuudel, oluliselt vähendades nende fotosünteesi ja mõjutades VOC emissiooni päevaseid käike. Praegusajal puudub detailne ja täielik arusaam süsihappegaasi lehesisese difusioonitakistuse (rakuvaheruumidest kloroplastideni; Ri) looduslikest variatsioonipiiridest, -põhjustest ja -mehhanismidest. Samuti pole selge, kas Ri on füüsikalis-keemiline takistus, või võivad ka bioloogilised faktorid (akvaporiinide juhtivus) mõjutada Ri-d. Meie projekt seob omavahel lehtede fotosünteesi kaasaegse mõõtmistehnoloogia ja lehtede ning rakkude kvantitatiivsed anatoomilised mõõtmised, et (1) määrata realiseerunud Ri variatsioonipiirid metsaökosüsteemides; (2) hinnata, mil määral anatoomilised muutused puulehtedes mõjutavad Ri-d; (3) kindlaks teha mehhanismid ja hinnata taimede potentsiaali Ri väärtuste muutmiseks täiskasvanud lehtedes. Projekti fundamentaalseim ülesanne on selgitada Ri sõltuvust akvaporiinide juhtivusest. Meie poolt läbiviidavad üksikasjalikud eksperimendid annavad tähtsat informatsiooni Ri variatsioonipiiride kohta ja Ri varieerumisele aluseks olevate mehhanismide kohta. Kogutud andmed ja koostatud mehhanistlik mudel võimaldavad realistlikumalt modelleerida fotosünteesi ja VOC emissiooni kiirusi üksikute lehtede, kogu taime lehestiku, puistu ja bioomi tasemetel. Projekti tulemusena on võimalik: (1) mehhanistlikult modelleerida erineva struktuuriga puulehtede fotosünteetilisi ja VOC emissiooni potentsiaale; (2) seletada ja ette ennustada aastatevahelisi erinevusi lehtede fotosünteesivõimes, mis tulenevad keskkonnatingimuste varieerumisest lehtede kasvu ja arengu ajal; ja (3) prognoosida muutusi lehtede fotosünteesivõimes sesooni jooksul.
Leaf internal resistance to gaseous diffusion limits CO2 entry into the chloroplasts and volatile organic compound (VOC) emission from plant leaves. According to previous studies, tree leaves possess an especially large diffusion resistance, which significantly limits their photosynthesis rates and affects diurnal courses of VOC emission. Systematic understanding of the extent, variation patterns and mechanisms of internal diffusion resistance from intercellular air spaces to chloroplasts (Ri) as well as understanding of the genetic and phenotypic controls over Ri is currently lacking. It is also not clear whether Ri is entirely a physico-chemical variable, or whether it also depends on biological factors (aquaporin conductance). The project links detailed whole leaf photosynthesis estimations, and microscale leaf and cell anatomical measurements to (1) determine the actual limits in Ri in natural communities; (2) assess to which extent anatomical leaf modifications alter Ri and leaf photosynthetic characteristics; (3) study the mechanisms leading to various Ri values during leaf growth; (4) determine the mechanisms and estimate plant potential for modification of Ri values in fully-developed leaves. The specific experiments conducted by us will provide important information of the variation in Ri, and mechanistic insight into the determinants of Ri. The data collected and model developed allow more realistic simulation of foliar photosynthetic and VOC emission rates at a leaf, canopy, stand and biome level. In particular, (1) simulation of foliar photosynthetic potentials in leaves of varying structure; (2) prediction of year-to-year variability in foliar photosynthetic and VOC emission capacities resulting from variable environmental conditions during leaf growth and development; and (3) prediction of changes in foliage photosynthesis rates during the season.