The effects of elevated atmospheric $CO_2$ on growth and photosynthesis of soybean (Glycine max Merr.) were investigated to predict its productivity under elevated $CO_2$ levels in the future. Soybean grown for 6 weeks showed significant increase in vegetative growth, based on plant height, leaf characteristics (area, length, and width), and the SPAD-502 chlorophyll meter value (SPAD value) under elevated $CO_2$ conditions ($800{\mu}mol/mol$) compared to ambient $CO_2$ conditions ($400{\mu}mol/mol$). Under elevated $CO_2$ conditions, the photosynthetic rate (A) increased although photosystem II (PS II) photochemical activity ($F_v/F_m$) decreased. The maximum photosynthetic rate ($A_{max}$) was higher under elevated $CO_2$ conditions than under ambient $CO_2$ conditions, whereas the maximum electron transport rate ($J_{max}$) was lower under elevated $CO_2$ conditions compared to ambient $CO_2$ conditions. The optimal temperature for photosynthesis shifted significantly by approximately $3^{\circ}C$ under the elevated $CO_2$ conditions. With the increase in temperature, the photosynthetic rate increased below the optimal temperature (approximately $30^{\circ}C$) and decreased above the optimal temperature, whereas the dark respiration rate ($R_d$) increased continuously regardless of the optimal temperature. The difference in photosynthetic rate between ambient and elevated $CO_2$ conditions was greatest near the optimal temperature. These results indicate that future increases in $CO_2$ will increase productivity by increasing the photosynthetic rate, although it may cause damage to the PS II reaction center as suggested by decreases in $F_v/F_m$, in soybean.
Kim Young-Guk;Lee Jae-Eun;Kim Sok-Dong;Shin Jin-Chul
KOREAN JOURNAL OF CROP SCIENCE
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v.51
no.4
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pp.303-309
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2006
The study examined the effects of $CO_2$ enrichment on growth of soybean (Glycine max). Two soybean varieties were used, Taekwang and Cheongja. The plants were grown in growth chambers with a 12-h photoperiod and a day/night temperature of $28/21^{\circ}C$ at the seedling stage and $30/23^{\circ}C$ from the flowering stage. The plants were exposed to the two elevated $CO_2$ levels of 500 and 700 ppm and the ambient level of 350 ppm. Results of the experiment showed that at the second-node trifoliate stage of the two varieties, the elevated $CO_2$ increased plant height, leaf area and dry weight. The elevated $CO_2$ also raised the photosynthetic rate of soybean as compared to the ambient level. From the beginning bloom stage to the full maturity stage of the two varieties, the elevated $CO_2$ increased plant height, leaf area, seed weight and photosynthetic rate. The stomatal conductance and transpiration rate decreased on long days relative to short days of treatment. Through the entire stages, the elevated $CO_2$ increased the water use efficiency of soybean plants because stomatal conductance and transpiration rate decreased at the elevated $CO_2$ levels relative to the ambient level.
This study was conducted to investigate the influence of soil moisture on the photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance, leaf water content and its any correlation in soybean. Followings were achieved as a conclusion. At the soil moisture was moved from drought condition to saturation condition, the photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance and leaf water content were gradually increased on the period of re-watering treatment. The recovery of photosynthetic rate was faster than others. There were positive correlation with the photosynthetic rate and leaf water content, the stomatal conductance and leaf water content, the photosynthetic rate and stomatal conductance respectively, but the correlation coefficient of photosynthetic rate and leaf water content was high.
Photosynthetic characteristics of soybean leaves infected with Pseudomonas syringae pv. glycinea were investigated for 8 days. The difference in photosynthesis rate between healthy and diseased soybean leaves decreased for 2 to 4 days after inoculation and then increased. In respiration rate, healthy and diseased leaves showed the same tendency as photosynthetic rate. The stomatal resistance increased following Pseudomonas syringae pv. glycinea infection. The total chlorophyll content of the infected leaf was less than that of the uninfected. Pseudomonas syringae pv. glycinea infection induced the malformation of stacked grana in chloroplast. Dry matter production declined after infection.
In order to elucidate the mechanism of the leaf-burning disease of ginseng (Panax ginseng C.A. Meyer), the relationships between thylakoid membrane peroxidation and chlorophyll bleaching were investigated in comparison with the ones of soybean (Glycine max L). When I measured the rate of lipid peroxidation in the thylakoids of ginseng and soybean by irradiation of light(60 w.m-2), it was identified that, the remarkably lower rate of lipid peroxidation was found in the ginseng thylakoid than the case of soybean. When lipid peroxidation of ginseng thylakoid was induced in the dark, chlorophyll contents of thylakoid was not changed. The results suggest that lipid peroxidation does not affect the chlorophyll bleaching in ginseng thylakoid. Thylakoid membrane peroxidation as well as chlorophyll bleaching was closely related with photosynthetic electron transport. But, according to the quenching experiment active oxygen species induced lipid peroxidation may be different species in the case of chlorophyll bleaching.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.239-239
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2017
The enhancement of leaf photosynthetic capacity can have the potential to improve the seed yield of soybean. Key targets for the increase of leaf photosynthetic capacity remains unclear in soybean. Peking, Chinese local variety, has been the useful material for soybean breeding since it shows various resistances against biotic and abiotic stress. Sakoda et al., 2017 reported that Peking had the higher capacity of leaf photosynthesis than Enrei, Japanese elite cultivar. They identified the genetic factors related to high photosynthetic capacity of Peking. The objective of this study is to elucidate the physiological basis underlying high photosynthetic capacity of Peking. Peking and Enrei were cultivated at the experimental field of the Graduate School of Agriculture, Kyoto University, Kyoto, Japan. The sowing date was July 4, 2016. Gas exchange parameters were evaluated at the uppermost fully expanded leaves on 43, 49, and 59 days after planting (DAP) with a portable gas exchange system, LI-6400. The leaf hydraulic conductance, $K_{leaf}$, was determined based on the water potential and transpiration rate of the uppermost fully expanded leaves on 60 DAP. The morphological traits related to leaf photosynthesis were analyzed at the same leaves with the gas exchange measurements. The light-saturated $CO_2$ assimilation rate ($A_{sat}$) of Peking was significantly higher than that of Enrei at 43 and 59 DAP while the stomatal conductance ($g_s$) of Peking was significantly higher at all the measurements (p < 0.05). It suggested that high $A_{sat}$ was mainly attributed to high $g_s$ in Peking. $g_s$ is reported to be affected by the morphological traits and water status inside the leaf, represented by $K_{leaf}$, in crop plants. The tendency of the variation of the stomatal density between two cultivars was not consistent throughout the measurements. On the other hand, $K_{leaf}$ of Peking was 59.0% higher than that of Enrei on 60 DAP. These results imply that high $g_s$ might be attributed to high $K_{leaf}$ in Peking. Further research is needed to reveal the mechanism to archive high $g_s$ on the basis of water physiology in Peking. The knowledge combining the genetic and physiological basis underlying high photosynthetic capacity of Peking can be useful to improve the biomass productivity of soybean.
Rhodospirillum rubrum P17 was used to investigate the pontential for the treatment of soybean curd waste and for the utilization of the biomass produced. The maximal biomass production and COD removal from the waste water were obtained at 30C, pH 7.0 under 2,500lux production and 50 rpm of agitation. The initial COD level of the soybean curd waste water was 3,240mg/l, and after 4 days of cultivation in batch culture, 3.46g/l of cells was obtained and COD level of the waste water reduced to 150mg/l (COD removal rate 95.4%).
To investigate effects of water stress on apparent photosynthetic, transpiration rates, leaf orientation, yield and its related traits, four soybean varieties were planted on the Wagner pots in a plastic house covered with polyethylene film. As the light intensity and leaf temperature in a day increased, the movement of central leaflet in the second leaf of main stem occurred earlier than that of the lateral leaflet. The apparent photosynthetic rate of the central leaflet was higher than that of the lateral leaflet, but light intercept and leaf temperature of lateral leaflet were higher than those of the central leaflet. The apparent photosynthetic rate had highly positive correlation with the photon flux density, stomatal conductance and temperature, respectively. The photon flux density, stomatal conductance, transpiration and photosynthetic rates in the control were significantly higher than those in the water stress plot. The yield and its related traits in the water stress plot became decreased significantly in comparison with the control.
This study was conducted to determine the optimum number of inter-rows according to distance of drainage furrow (DF) for running-off excessive-water stress (EWS) in paddy field. The most soil water potential was shown in high ridge (distance of DF by 70 cm) cultivation and the soil water potential showed increasing tendency in over four inter-rows cultivation by DF. The growth of soybean reduced by extended inter-row and its reducing level was high, especially, over four inter-rows (DF distance by 2.8 m) because of EWS. The photosynthetic rate decreased in the more extensive field by distance of DF at V5 and R2 stages, especially, in over four interrows cultivation. Also, root activity decreased at wider DF. The yield was reduced with wider distance of DF more extensively, the highest yield of 270 g per $m^2$ at the every row, but yield showed decreasing tendency at over the $4^{th}$ row (2.8 m) cultivation. Soybean cultivation in paddy field could be founded with DF of every other or $4^{th}$ row.
The soil moisture content and its relation to plants may be important in determining the crop growth and yield. The present study was undertaken to evaluate the leaf water potential and photosynthetic activity in soybean plants as affected by the timing of soil water stress. The soybean variety, 'Tachinagaha', was grown in a pot. The 15 day-old seedlings were subject to the three levels of soil moisture content(25, 40 and 55%) for 25 days. Then the treated soybean plants were placed again at the level of 25% soil moisture content for 25 days, and were compared with the control which was well-watered at 40% level for whole growth period. Soybean plants grown under continuous drought showed higher apparent photosynthetic rate(AP) than those under well-watering /drought in the first /second water treatment, suggesting that AP was adjusted after previous acclimation to drought. Over a wide range of photosynthetic photon flux densities(PPFD), drought or excessive water stress resulted in the decrease in AP when compared with the control. AP and stomatal conductance were decreased in soybean plants subject to water deficit stress, suggesting that AP and stomatal conductance were more sensitive to drought than excessive water stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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