Reduction of photosynthesis in sun leaves of Gossypium hirsutum L under conditions of high light intensities and suboptimal leaf temperatures

Abstract - Attached sun leaves of cotton (Gossypium hirsutum L var Delta Pine 61) were enclosed in a gas exchange cuvette and exposed for 4 d to either 1 000 or 1 800 μmol photons m^-2s^-1 and a series of air temperatures (35, 30, 25 and 20°C) during the 12-h light periods. The temperature during the 12-h dark periods was maintained at 25°C. The highest CO₂ assimilation rates (A_max: ≈ 30 μmol CO₂ m^-2s^-1) were reached at 1 800 μmol photons m^-2s^-1 and air temperatures of 30 and 35 °C. At 30 °C and 1 000 μmol photons m^-2 s^-1, A_max was reduced by 20%. At both light intensities A_max and stomatal conductance declined with decreasing temperatures. The reduction in A_max was most severe at 1 800 μmol photons m^-2s^-1 and 20°C. The leaves exposed to these conditions also exhibited marked decreases in rates of CO₂ -saturated photosynthetic O₂ evolution under light saturation (PS_max) and light limitation (0) and in F_V/F_M. These 3 parameters were less severely affected by treatment with medium light intensity (1 000 μmol photons m^-2s^-1 ). The data show that when sun leaves of cotton are exposed for short periods of time to temperatures only slightly suboptimal for photosynthesis, high light intensities can cause marked photoinhibition.

Résumé - Réduction de la photosynthèse chez les feuilles héliophiles de Gossypium hirsutum L sous des conditions de haute intensité de lumière et de température foliaire suboptimale. Des feuilles héliophiles de cotonnier, attachées à la plante (Gossypium hirsutum L var Delta Pine 61) ont été mises dans une cuvette d'échange gazeux et exposées pendant 4 jours à 1 000 ou 1 800 μmol photons m^-2 s^-1 et à une série de températures d'air (35°, 30°, 25°, 20°C) pendant les périodes d'éclairement de 12 h. La température, pendant les périodes obscures de 12 h, a été maintenue à 25°C. Les plus hauts taux d'assimilation de CO₂ (A_max: env 30 μmol CO₂ m^-2 s^-1) ont été atteint à 1 800 μmol photons m ^-2 s^-1 et des températures de l'air de 30° et 35°C. À 30°C et 1 000 μmol photons m^-2 s^-1 A_{ma x} a diminué de 20%. Aux 2 intensités de lumière, A_max et la conductivité stomatique ont diminué avec la baisse des températures. La réduction en A_max a été très sévère à 1 800 μmol photons m^-2 s^-1 et 20°C. Les feuilles exposées à ces conditions ont aussi montré des baisses importantes dans les taux d'évolution d'O₂ photosynthétique, à saturation en CO₂, sous conditions de saturation en lumière (PS_max), de limitation en lumière (Ø) et en F_V/F_M. Ces 3 paramètres ont été moins sévèrement affectés par le traitement de lumière à moyenne intensité (1 000 μmol photons m^-2 s^-1). Les données montrent que, lorsque les feuilles héliophiles du cotonnier sont exposées pendant de courtes périodes de temps à des températures seulement légèrement suboptimales pour la photosynthèse, les hautes intensités de lumière peuvent provoquer une photo-inhibition importante.