Stomatal conductance and gross photosynthesis of potato (Solanum tuberosum L.) as influenced by irradiance, temperature, and growth stage

Summary

Stomatal conductance (SC) and gross photosynthesis (P_G) of two potato clones were measured simultaneously with a dual-isotope porometer. Maximum P_G rates by Russet Burbank in the field were at intermediate levels early in the season, nearly doubled during mid-season, and declined during August. Maximum SC and P_G rates by Russet Burbank in the field occurred about 11h00, although leaf temperature did not reach its maximum unit¹ about 16h00. P_G rates by Russet Burbank in the glasshouse were maximum at about 24–30°C; SC was maximum by about 24°C and remained relatively constant at higher temperatures even though P_G declined. Clone A6948-4 had higher P_G rates in the field than Russet Burbank under all conditions and did not reach maximum levels until 1350 μE. The P_G response by Russet Burbank to varied irradiance in the glasshouse was similar to its response in the field.

Zusammenfassung

Die stomatale Leitfähigkeit (SC) und die Bruttophotosynthese (P_G) von zwei Kartoffelklonen (Solanum tuberosum L. — Russet Burbank und A6948-4) wurden gleichzeitig mit einem Dual-Isotop-Porometer gemessen. Die maximalen P_G-Raten von Russet Burbank im Feld waren anfangs Saison mittleren Grades, während der Saisonmitte fast doppelt und im Lauf des Augustes nahmen sie ab (Abb. 1).

Die maximalen SC- und P_G-Raten von Russet Burbank im Feld wurden um etwa 11 Uhr vormittags erreicht, obwohl die Blattemperatur ihr Maximum erst ungefähr um 4 Uhr nachmittags erzielte (Tabelle 1). Die P_G-Raten von Russet Burbank im Glashaus waren bei ca. 24–30°C maximal; das Maximum von SC war ungefähr bei 24°C und blieb bei höheren Temperaturen relativ konstant, selbst wenn P_G abnahm (Abb. 2). Offenbar kann die Abnahme von P_G nicht Aenderungen in SC zugeschrieben werden, sondern muss auf eine direkte Temperaturhemmung von P_G zurückgeführt werden.

Die P_G-Reaktion von Russet Burbank auf unterschiedliche Einstrahlung im Glashaus war gleich wie ihre Reaktion im Feld. Im Gegensatz zu manchen C₃-Spezies nahm die SC von Russet Burbank mit steigender Einstrahlung von 400 auf 1700 μE m² s¹ zu (Abb. 3). Vergleichende SC-Messungen mit Kartoffeln müssen offenbar bei konstanten und bekannten Lichtstufen vorgenommen werden. Die SC- und P_G-Reaktionen auf die Einstrahlungsstufen (Abb. 3) deuten darauf hin, dass Russet-Burbank-Pflanzen einen übermässigen stomatalen Wasserverlust haben und dass SC unter Feldbedingungen vielleicht ohne jede Reduktion in P_G reduziert werden könnte.

Der Klon A6948-4 hatte höhere P_G-Raten im Feld als Russet Burbank unter allen Bedingungen und erreichte die maximalen Grade nicht bis 1,350 μE (Abb. 4). Diese Vergleiche illustrieren die natürliche Variabilität, die in Kartoffelzüchtungsprogrammen vorhanden ist, und bestätigen den Wert des Screenings, um jene auszulesen, die als Elternmaterial für Kreuzungen am nützlichsten sind.

Résumé

La conductance des stomates (SC) et la photosynthèse brute (P_G) de deux clones de pommes de terre (Solanum tuberosum L. —Russet Burbank et A6948-4) ont été mesurées simultanément en utilisant un poromètre à isotope dual. Les intensités maxima de P_G pour Russet Burbank, au champ, se situaient à des niveaux intermédiaires en début de saison, étaient pratiquement doubles en milieu de saison, puis déclinaient en août (fig. 1).

SC et P_G atteignaient leur maxima au champ vers 11 heures du matin, alors que la température des feuilles ne parvenait à son maximum que vers 4 heures de l’après-midi (tableau 1). En serre, pour Russet Burbank, P_G était maximum vers 24–30°C; SC était maximum vers 24°C puis restait constant aux températures supérieures, tandis que P_G diminuait (fig. 2). Apparemment, la diminution de P_G ne pouvait être attribuée à des variations de SC mais devait être dûe à une inhibition directe de P_G par la température.

Pour Russet Burbank, la réponse de PG en serre à une variation de l’irradiation était identique à la réponse au champ. Contrastant avec de nombreuses espèces C₃, chez Russet Burbank, SC a augmenté avec l’irradiation de 400 à 1700 μEm² sec¹ (fig. 3). Pour les pommes de terre, les mesures comparatives de SC doivent de toute évidence être effectuées à des niveaux constants et connus d’éclairement. Les réponses de SC et P_G aux différents niveaux d’irradiation (fig. 3). suggèrent que les plantes de Russet Burbank perdraient trop d’eau par les stomates et que l’on pourrait peut être réduire SC dans les conditions du champ sans réduire P_G d’aucune façon.

Quelles que soient les conditions, le cone A6948-4 avait des niveaux de P_G plus élevés au champ que Russet Burbank et n’atteignait un maximum que pour 1,350 μE (fig. 4). Ces comparaisons illustrent la variabilité naturelle que l’on rencontre dans les programmes d’hybridation des pommes de terre, et qui établit la valeur discriminante pour choisir quels seront les matériels parentaux les plus utiles pour les croisements.