ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
Sharon Durham, (301) 504-1611, sdurham@ars.usda.gov
January 23, 2003

Atmospheric carbon dioxide levels have been rising steadily, and this elevated carbon dioxide can cause some plants to grow more rapidly. However, increased carbon dioxide can also have undesirable effects. For example, high carbon dioxide can worsen the adverse effects of high light intensity.

Grass crops such as barley and wheat grown in high light will exhibit early aging and oxidative stress. Oxidative stress occurs when too much "active" oxygen accumulates in the plant, breaks down membranes and interferes with normal life processes such as photosynthesis. Exposure of wheat and barley seedlings to elevated carbon dioxide in high light levels for prolonged periods causes a breakdown of the chlorophyll that gives leaves their green color and is essential for photosynthesis. Thus, the leaves develop a bleached appearance.

Agricultural Research Service plant physiologists J. Michael Robinson and Richard Sicher conducted studies that indicate the amount of key antioxidants such as vitamin C (ascorbic acid) significantly declines during the first two to three weeks of growth in barley primary leaves when exposed to high levels of carbon dioxide. Antioxidants help plants handle the accumulation of active oxygen, such as hydrogen peroxide and superoxide, which are byproducts of photosynthesis.

Robinson and Sicher, with the Environmental Quality Laboratory and the Alternate Crops and Systems Laboratory in Beltsville, Md., think this decline in the ascorbic acid and other antioxidant levels may lead to symptoms of oxidative stress and plant aging. Lower antioxidant levels appear to be insufficient to handle strong oxidants or active oxygen types that are generated in high light levels.

Breeders may use these findings in developing cultivars of wheat and barley with stronger antioxidant capacities for survival in high carbon dioxide atmosphere.

ARS is the chief scientific research agency of the U.S. Department of Agriculture.

Niveles altos de bióxido de carbono causan yensiones en la cebada

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Sharon Durham, (301) 504-1611, sdurham@ars.usda.gov
23 de enero 2003

Niveles atmosféricos de bióxido de carbono han aumentado firmemente, y este nivel elevado puede causar que las plantas crezcan más rápidamente. Sin embargo, el bióxido de carbono puede tener efectos indeseables. Por ejemplo, un aumento en el bióxido de carbono puede empeorar los efectos negativos de la intensidad alta de luz.

Cosechas tales como la cebada y el trigo que crecen en mucha luz exhibirán un envejecimiento temprano y una tensión oxidante. La tensión oxidante ocurre cuando demasiado oxígeno "activo" se acumula en la planta y causa una descomposición de las membranas e interfiere con los procesos normales de la vida tales como lafotosíntesis. La exposición de los pimpollos del trigo y la cebada a los niveles elevados de bióxido de carbono en los niveles altos de luz por tiempos extendidos causa una descomposición de la clorofila, la cual da el color verde en las hojas y es esencial para la
fotosíntesis. De esta manera, las hojas desarrollan una aparencia descolorada.

Fisiólogos de planta J. Michael Robinson y Richard Sicher del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) condujeron investigaciones que indicaron que las cantidades de oxidantes claves tales como la vitamina C (ácido ascórbico) están significativamente reducidas durante las primeras dos o tres semanas de crecimiento de las hojas principales de la cebada cuando expuestas a niveles altos de bióxido de carbono. Antioxidantes ayudan a las plantas a manejar la acumulación del oxígeno "activo" tal como el peróxido de hidrógeno y superóxido, que son subproductos de la fotosíntesis.

Robinson y Sicher, del Laboratorio de Calidad Ambiental y el Laboratorio de Cosechas y Sistemas Alternos en Beltsville, Maryland, creen que esta reducción en niveles del ácido ascórbico y otros antioxidantes podría resultar en síntomas de tensión oxidante y envejecimiento de plantas. Niveles más bajos de antioxidantes parecen ser insuficientes para manejar los oxidantes fuertes o tipos de oxígeno activo que están generados en niveles altos de luz.

Estos descubrimientos podrían ser útiles para los cultivadores de las cosechas de hierba en el desarrollo de cultivares de trigo y cebada con capacidades antioxidantes más vigorosas para sobrevivir en una atmósfera con mucho bióxido de carbono.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.