Invloed van osoon op fotosintese en opbrengs van sensitiewe (S156) en weerstandbiedende (R123) Phaseolus vulgaris L., genotipes in open-top kamerstelsel OTCs Authors: C.C.W. Scheepers1; R.J. Strasser2; G.H.J. Kruger1 Affiliations: 1School of Environmental Sciences and Management, North-West University, South Africa; 2Bioenergetics Laboratory, University of Geneva, Switzerland Correspondence to: C.C.W. Scheepers Postal address: Private Bag X6001, North-West University, Potchefstroom 2520, South Africa How to cite this abstract: Scheepers, C.C.W., Strasser, R.J. & Kruger, G.H.J., 2013, ‘Invloed van osoon op fotosintese en opbrengs van sensitiewe (S156) en weerstandbiedende (R123) Phaseolus vulgaris L., genotipes in open-top kamerstelsel OTCs’, Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie 32(1), Art. #812, 1 page. http://dx.doi.org/10.4102/satnt.v32i1.812 Note: This paper was initially delivered at the Annual Congress of the Biological Sciences Division of the South African Academy for Science and Art, ARC-Plant Protection Research Institute, Roodeplaat, Pretoria, South Africa on 01 October 2010. Copyright Notice: © 2013. The Authors. Licensee: AOSIS OpenJournals. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Referaatopsommings Open Access Abstract Effect of ozone on photosynthesis and seed yield of sensitive (S156) and resistant (R123) Phaseolus vulgaris L. genotypes in open-top chambers. O3 is at present the most important phytotoxic air polutant and causes more damage to plants world-wide than all other polutants combined. The present study represent an in depth biochemical study of the influence of O3 on the growth and development of dry bean plants. Inhoud Atmosferiese besoedeling het oor die laaste paar dekades as probleem in suidelike-Afrika opgeduik weens die drastiese toename (145%) in industrialisasie en energieverbruik. Lugbesoedeling sluit ’n verskeidenheid gasse soos vlugtige organiese verbindings (VOCs), stikstofoksiede (NOx) en SO2 in. In die teenwoordigheid van sonlig reageer NOx en VOCs op ‘n komplekse manier om die voorlopers van die hoogs reaktiewe lugbesoedelingsstof osoon (O3) te vorm. Troposferiese O3 is tans die belangrikste fitotoksiese lugbesoedelingsstof, en veroorsaak meer skade aan plante wêreldwyd as al die ander lugbesoedelstowwe gekombineer. Verskillende vlakke van O3 sensitiwiteit word deur individuele plantspesies, kultivars en hulle onderskeie populasies vertoon. Hierdie variasie kan moontlik toegeskryf word aan oorerflike en/of biochemiese verskille binne elke spesie. Doelgerigte navorsing oor die invloed van O3 op plantegroei en ontwikkeling is noodsaaklik om volhoubaarheid in die landbousektor te verseker. Die studie is uitgevoer gedurende die 2009 groeiseisoen by die Noordwes-Universiteit, Potchefstroom kampus in open-top groeikamers (OTCs). Ten einde die biochemiese grondslag van osoonsensitiwiteit of bestandheid te bestudeer is twee droë boon (Phaseolus vulgaris L.) genotipes, stamme ‘S156’ (03-sensitief en ‘R123’ [03-weerstandbiedend]) onderwerp aan ‘n verhoogde O3-vlak in OTCs. Die proefplante is in 16dm3 potte geplant en in OTCs geplaas. Konstante watervoorsiening is bemiddel deur die gebruik van spesiale veselglas pitte (Thoenes Dichtungstechnic GmbH, Duitsland) wat op verskillende lae in die potte geplaas was en waarvan ’n deel in die water hang. Vier OTCs is gebruik waarvan twee belug is met koolstof-gefiltreerde (CF) lug en twee kamers wat met 80 nmol.mol1 O3 (Omringende lug + O3 = A O3) verryk was. Die volgende metings is deurlopend gedoen: (1) Chlorofil a fluoressensie induksie kinetiek is gemeet met ’n fluorimeter (Handy-PEA, Hansatech Instruments Ltd., Kingslynn, VK); (2) Fotosintetiese gaswisseling gemeet met ‘n infra-rooi gas-analiseerder met ’n outomatiese blaarkuvet (CIRAS-2, PP-Systems, Hertz, VK); (3) Chlorofil-inhoud gemeet met ’n chlorofilmeter (CCM-200, Opti-Sciences, Inc., VSA). Sigbare simptome het 10 dae na begassing (DNB) verskyn en het progressief vererger tot prominente bruin letsels 35 DNB. Saadopbrengs van die AO3S en AO3R plante het onderskeidelik met 56% en 31% afgeneem in vergelyking met die CFR plante. Die fotosintetiese prestasie-indeks (PIABS.total) is ’n multiparametriese uitdrukking wat die deelprosesse van fotosintese, naamlik absorpsie (ABS), eksitonvangs (TR), elektrontransport (ET) en reduksie van eindelektronontvangers (RE) in ag neem. Die PIABS.total, bereken deur kwantifisering van die O-J-I-P fluoressensie styging, korreleer baie goed met saadopbrengs. Die PIABS.total, waardes van die AO3S plante het met 35% gedaal in vergelyking met die CFR plante. Deur die verskil in varieerbare fluoressensie tussen genormaliseerde krommes van die behandelings en kontroles (ΔV = Vbehandeling – Vkontrole) te verkry, het ΔK en ΔI fluoressensiebande sigbaar geword. ’n Prominente ΔI-piek is by die AO3S plante waargeneem wat op die inhibering van ferredoksien NADP+ reduktase (FNR), asook akkumulering van eindelektronontvangers soos NADPH en Fd (red) dui. Die fotosintetiese gaswisselingsdata is as A:Ci kurwes voorgestel, waaruit verskeie gaswisselingsparameters bepaal kon word. Dit het geblyk dat die AO3S plante ’n afname van 75% in karboksileringsdoeltreffendheid (CE), 56% in assimileringstempo (A360) en 61% in RuBP regenereringskapasiteit (Jmax) vertoon, terwyl AO3R nie bëinvloed is nie. Die gaswisselings- en fluoressensiedata het mekaar uitstekend aangevul. Die implikasie van die resultate word bespreek.