Photosynthetic Response of Wheat to Soil Water Deficits in the Tropics
Authors: Brar G. S. , Kar S. , Singh N. T. 
Published: April 2008

AbstractThe changes in photosynthetic rate and translocation of photosynthates in winter wheat (Triticum Aestivum L.) grown in lysimeters were studied, in response to periodic soil water deficit during late tillering and flowering stages. Soil water deficits were imposed to previously nonstressed plants during late tillering and flowering states. Timing of irrigation was scheduled according to the ratio between irrigation water applied and cumulative pan evaporation (IW/CPE) of 0.75 (low deficit), and 0.5 (moderate deficit), as well as by suspending irrigations after crown root initiation stage (severe deficit). To determine the rate of photosynthesis, a short radioactive pulse of 14CO2 with 300 ppm concentration was given to second leaf from the top at tillering, and to the flag leaf at flowering stages for 20 second exposure time. The translocation of photosynthates was estimated by scanning I4C activity in different plant parts. In late tillering the midday Photosynthetic rate (PR) was significantly 3 mg CO2 dm‐2 h‐1 lower under low water deficit (WD,) than under zero water deficit (WD0). Under higher stress conditions, soil water acted as a limiting factor to keep the rate from rising above 13.2 during stress at late tillering (WD2), 14.5 flowering (WD,), and 10.0 mg CO2 dm‐2 h‐1 for stress at both the growth stages (WD5), respectively. The difference in daily accumulated photosynthesis (8 h), between stressed and nonstressed were 15, 40, 42, and 77 mg CO2 dm‐2 h‐1 respectively at WD1 WD2, WD4, and WD5. The retention of 14C in flag leaf decreased considerably after 24 hours of exposure time when the labelled assimilates were translocated in bulk to the ear head. Under stressed condition a general trend was observed for upward translocation of assimilates towards the ear, even from the stem and root. The percent 14C activity observed in ear after 24 hours was greatest in severely stressed plants. The photosynthetic rate is reasonable predicted by midday LDR and surface moisture.ZusammenfassungWirkungen auf die Photosynthese von Wei‐zen bei Bodenwasserdefiziten in den TropenÄnderungen in der Photosyntheserate und Translokation von Photosyntheseprodukten wurden bei Winterweizen (Triticum aestivum L.), der in Lysimetern angezogen wurde, un‐tersucht, wobei Reaktionen gegenüber perio‐dischen Bodenwasserdefiziten während der späten Schoßphase und der Blüte berücksich‐tigt wurden. Die Bodenwasserdefizite wurden angewendet auf nicht mit Wasserstreß vorbe‐handelte Pflanzen während der Bestockungs‐und Blühphase. Die Bewässerungstermine wurden in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen Bewässerungswasser und einer ku‐mulierten Evaporation (IW/CPE) für 0,75 (niedriges Defizit) und 0,5 (mäßiges Defizit) sowie auch mit ausgesetzter Bewasserung nach der Bildung der Kronenwurzel (schweres Defizit) gewählt. Um die Photosyntheserate zu bestimmen, wurde eine radioaktive Behand‐lung, basierend auf 14CO2 mit 300 ppm Kon‐zentration zum zweiten Blatt von der Spitze her gerechnet zum Zeitpunkt der Bestockung und zum Fahnenblatt zum Zeitpunkt der Blüte für 20 Sekunden Dauer durchgeführt. Die Translokation der Photosynthate wurde mit der Messung der 14C‐Aktivitat in den verschie‐denen Pflanzenteilen bestimmt. Im späten Be‐stockungsstadium war die mittägliche photo‐synthetische Rate (PR) signifikant 3 mg CO2 dm‐2 h‐1 niedriger unter einem schwachen Wasserdefizit (WD1) als unter Null Wasserde‐fizit (WD0). Bei einem höheren Streß wirkte das Bodenwasser als limitierender Faktor für das Anheben der Rate über 13,2 mg CO2 dm‐2 h‐1 wahrend des Stresses zur späten Bestok‐kungsphase (WD2), über 14,5 mg CO2 dm‐2 h‐1zum Blühstadium (WD4) und 10 mg CO2 dm‐2 h‐1 für Streßbedingungen zu beiden Sta‐dien (WD5). Die Differenz in der täglichen akkumulierten Photosynthese (8 h) zwischen den gestreßen und nicht‐gestrefken Pflanzen betrug 15, 40, 42 und 77 mg CO2 dm‐2 h‐1für die Behandlungsstufen WD1, WD2, WD4 und WD5. Die Fähigkeit, 14C im Fahnenblatt zu‐rückzuhalten, nahm erheblich nach 24 Stunden Expositionszeit ab, wenn die markierten Assimilate insgesamt zur Ähre transloziert waren. Unter Streßbedingungen bestand ein grund‐sätzlicher Trend, für eine Aufwärtstransloka‐tion von Assimilaten zur Ähre, selbst aus dem Stengel und den Wurzeln. Der Prozentsatz 14C‐Aktivität, der in der Ähre nach 24 Stunden beobachtet wurde, war am größten in stark gestreßen Pflanzen. Die Photosyntheserate kann relativ zuverlässig durch die mittägliche LDR und Oberflächenbodenwasser vorausge‐sagt werden.