Published March 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Leaf gas exchange characteristics, biomass partitioning, and water use efficiencies of two C <sub>4</sub> African grasses under simulated drought

Creators

  • 1. Utrecht University
  • 2. South Eastern Kenya University
  • 3. University of Bayreuth
  • 4. ETH Zurich
  • 5. University of California, Davis

Description

Abstract Background Few studies have evaluated the effect of drought on the morpho‐physiological characteristics of African C 4 grasses. We investigated how drought affects leaf gas exchange characteristics, biomass partitioning, and water use efficiencies of Enteropogon macrostachyus and Cenchrus ciliaris . Methods The grasses were grown in a controlled environment under optimum conditions, that is, 70% of the maximum water‐holding capacity (WHC) for the first 40 days. Thereafter, half of the columns were maintained under optimum or drought conditions (30% of maximum WHC) for another 20 days. Results Under optimum conditions, C. ciliaris showed a significantly higher photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate than E. macrostachyus . Drought decreased the photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration rate only in C. ciliaris . The net photosynthetic rate, stomatal conductance, and leaf transpiration of E. macrostachyus did not differ significantly under optimum and drought conditions. E. macrostachyus showed an increase in its water use efficiencies under drought to a greater extent than C. ciliaris . Conclusions Our results demonstrate that C. ciliaris is more sensitive to drought than E. macrostachyus . The decrease in the intercellular CO 2 concentration and the increase in stomatal limitation with drought in C. ciliaris and E. macrostachyus suggest that stomatal limitation plays the dominant role in photosynthesis of the studied African C 4 grasses.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة قامت القليل من الدراسات بتقييم تأثير الجفاف على الخصائص الفيزيولوجية الشكلية لأعشاب C 4 الأفريقية. لقد بحثنا في كيفية تأثير الجفاف على خصائص تبادل الغازات الورقية، وتقسيم الكتلة الحيوية، وكفاءة استخدام المياه في الكائنات الحية الدقيقة المعوية و Cenchrus ciliaris . الطرق تمت زراعة الأعشاب في بيئة خاضعة للرقابة في ظل الظروف المثلى، أي 70 ٪ من الحد الأقصى لسعة الاحتفاظ بالمياه (WHC) لأول 40 يومًا. بعد ذلك، تم الحفاظ على نصف الأعمدة في ظل الظروف المثلى أو الجفاف (30 ٪ من الحد الأقصى لـ WHC) لمدة 20 يومًا أخرى. النتائج في ظل الظروف المثلى، أظهر C. ciliaris معدل التمثيل الضوئي أعلى بكثير، والتوصيل الفموي، ومعدل النتح من E. macrostachyus . أدى الجفاف إلى انخفاض معدل التمثيل الضوئي والتوصيل الفموي ومعدل النتح فقط في C. ciliaris . لم يختلف معدل التمثيل الضوئي الصافي، والتوصيل الفموي، ونتح أوراق E. macrostachyus اختلافًا كبيرًا في ظل الظروف المثلى والجفاف. أظهرت E. macrostachyus زيادة في كفاءتها في استخدام المياه في ظل الجفاف إلى حد أكبر من C. ciliaris . الاستنتاجات تظهر نتائجنا أن C. ciliaris أكثر حساسية للجفاف من E. macrostachyus . يشير الانخفاض في تركيز ثاني أكسيد الكربون بين الخلايا والزيادة في الحد الفموي مع الجفاف في C. ciliaris و E. macrostachyus إلى أن الحد الفموي يلعب الدور المهيمن في التمثيل الضوئي لأعشاب C 4 الأفريقية المدروسة.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Peu d'études ont évalué l'effet de la sécheresse sur les caractéristiques morpho‐physiologiques des graminées C 4 africaines. Nous avons étudié comment la sécheresse affecte les caractéristiques d'échange de gaz entre les feuilles, le partitionnement de la biomasse et l'efficacité de l'utilisation de l'eau chez Enteropogon macrostachyus et Cenchrus ciliaris . Méthodes Les graminées ont été cultivées dans un environnement contrôlé dans des conditions optimales, c'est-à-dire 70 % de la capacité maximale de rétention d'eau (WHC) pendant les 40 premiers jours. Par la suite, la moitié des colonnes ont été maintenues dans des conditions optimales ou de sécheresse (30 % du WHC maximum) pendant 20 jours supplémentaires. Résultats Dans des conditions optimales, C. ciliaris a montré un taux de photosynthèse, une conductance stomatique et un taux de transpiration significativement plus élevés que E. macrostachyus . La sécheresse a diminué le taux de photosynthèse, la conductance stomatique et le taux de transpiration uniquement chez C. ciliaris . Le taux net de photosynthèse, la conductance stomatique et la transpiration foliaire d'E. macrostachyus ne différaient pas significativement dans des conditions optimales et de sécheresse. E. macrostachyus a montré une augmentation de son efficacité d'utilisation de l'eau en période de sécheresse dans une plus grande mesure que C. ciliaris . Conclusions Nos résultats démontrent que C. ciliaris est plus sensible à la sécheresse que E. macrostachyus . La diminution de la concentration intercellulaire de CO 2 et l'augmentation de la limitation stomatique avec la sécheresse chez C. ciliaris et E. macrostachyus suggèrent que la limitation stomatique joue le rôle dominant dans la photosynthèse des graminées C 4 africaines étudiées.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes Pocos estudios han evaluado el efecto de la sequía en las características morfológicasde las gramíneas africanas C 4. Investigamos cómo la sequía afecta las características de intercambio de gases en las hojas, la partición de biomasa y la eficiencia en el uso del agua de Enteropogon macrostachyus y Cenchrus ciliaris . Métodos Los pastos se cultivaron en un ambiente controlado en condiciones óptimas, es decir, el 70% de la capacidad máxima deretención de agua (WHC) durante los primeros 40 días. A partir de entonces, la mitad de las columnas se mantuvieron en condiciones óptimas o de sequía (30% del WHC máximo) durante otros 20 días. Resultados En condiciones óptimas, C. ciliaris mostró una tasa fotosintética, conductancia estomática y tasa de transpiración significativamente más altas que E. macrostachyus . La sequía disminuyó la tasa fotosintética, la conductancia estomática y la tasa de transpiración solo en C. ciliaris . La tasa fotosintética neta, la conductancia estomática y la transpiración foliar de E. macrostachyus no difirieron significativamente en condiciones óptimas y de sequía. E. macrostachyus mostró un aumento en su eficiencia de uso del agua bajo sequía en mayor medida que C. ciliaris . Conclusiones Nuestros resultados demuestran que C. ciliaris es más sensible a la sequía que E. macrostachyus . La disminución de la concentración intercelular de CO 2 y el aumento de la limitación estomática con sequía en C. ciliaris y E. macrostachyus sugieren que la limitación estomática juega el papel dominante en la fotosíntesis de los pastos C 4 africanos estudiados.

Files

glr2.12040.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a39cd1b1c5ebadce31dac768ce8baeb2
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
خصائص تبادل غاز الأوراق، وتقسيم الكتلة الحيوية، وكفاءة استخدام المياه لاثنين من الأعشاب الأفريقية C <sub>4</sub> تحت محاكاة الجفاف
Translated title (French)
Caractéristiques d'échange de gaz des feuilles, partitionnement de la biomasse et efficacité de l'utilisation de l'eau de deux graminées africaines C <sub>4</sub> sous sécheresse simulée
Translated title (Spanish)
Características de intercambio de gases de hoja, partición de biomasa y eficiencias de uso de agua de dos gramíneas africanas C <sub>4</sub> bajo sequía simulada

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4322762343
DOI
10.1002/glr2.12040

Is supplement to
https://openalex.org/W4312311831 (Other)
https://openalex.org/W3145149147 (Other)
https://openalex.org/W2949611747 (Other)
https://openalex.org/W2507777765 (Other)
https://openalex.org/W2354431528 (Other)
https://openalex.org/W2352340891 (Other)
https://openalex.org/W2104823949 (Other)
https://openalex.org/W2027778839 (Other)
https://openalex.org/W2006383267 (Other)
https://openalex.org/W1743194206 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W1562779108
  • https://openalex.org/W1588935495
  • https://openalex.org/W1627693014
  • https://openalex.org/W1970479418
  • https://openalex.org/W1984216839
  • https://openalex.org/W1991779187
  • https://openalex.org/W2002001448
  • https://openalex.org/W2003833413
  • https://openalex.org/W2017178266
  • https://openalex.org/W2022706537
  • https://openalex.org/W2024040398
  • https://openalex.org/W2028930730
  • https://openalex.org/W2054854501
  • https://openalex.org/W2056775761
  • https://openalex.org/W2058463496
  • https://openalex.org/W2060332946
  • https://openalex.org/W2063440956
  • https://openalex.org/W2078595337
  • https://openalex.org/W2082881785
  • https://openalex.org/W2088644366
  • https://openalex.org/W2098564627
  • https://openalex.org/W2110216981
  • https://openalex.org/W2120284277
  • https://openalex.org/W2131873379
  • https://openalex.org/W2132132014
  • https://openalex.org/W2134307851
  • https://openalex.org/W2138731137
  • https://openalex.org/W2140206771
  • https://openalex.org/W2141484921
  • https://openalex.org/W2145860657
  • https://openalex.org/W2152146526
  • https://openalex.org/W2154232438
  • https://openalex.org/W2155518002
  • https://openalex.org/W2160437934
  • https://openalex.org/W2162879615
  • https://openalex.org/W2180346343
  • https://openalex.org/W2312540359
  • https://openalex.org/W2468932954
  • https://openalex.org/W2519000715
  • https://openalex.org/W2569376659
  • https://openalex.org/W266073455
  • https://openalex.org/W2781458739
  • https://openalex.org/W3037118728
  • https://openalex.org/W3147168030
  • https://openalex.org/W3214748075
  • https://openalex.org/W346739965
  • https://openalex.org/W417569826
  • https://openalex.org/W4243591278