The complexity-stability hypothesis in plant gas exchange under water deficit



Document title: The complexity-stability hypothesis in plant gas exchange under water deficit
Journal: Brazilian journal of plant physiology
Database: PERIÓDICA
System number: 000276194
ISSN: 1677-0420
Authors: 1

2
Institutions: 1Universidade do Oeste Paulista, Laboratorio de Ecofisiologia Vegetal, Presidente Prudente, Sao Paulo. Brasil
2University of Basel, Institute of Botany, Basilea. Suiza
Year:
Season: Oct-Dic
Volumen: 17
Number: 4
Pages: 363-373
Country: Brasil
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Experimental, analítico
English abstract We hypothesized that more complex, i.e. irregular, temporal dynamics and a more interconnected overall network supports greater stability to gas exchange parameters (herein, CO2 net assimilation and transpiration) in plants under water deficit. To test this hypothesis two genotypes of Phaseolus vulgaris were subjected to a period of absence of irrigation, and subsequent rewatering to achieve recovery. Gas exchanges parameters were measured each 10 s during 6 h to obtain time series to evaluate complexity by Approximate Entropy (ApEn) calculations, and network connectance in each water regime. Notably, the Jalo Precoce genotype showed significantly more stability than the Guarumbé genotype under system perturbation, coincident with greater irregularity in each gas exchange parameter and greater overall connectance for Jalo Precoce. This conclusion is consistent with other observations of greater homeostasis in more complex networks, seen in broad contexts such as cardiac rhythms and respiratory dynamics
Portuguese abstract A hipótese testada neste estudo foi a de que dinâmicas temporais mais complexas, isto é, mais irregulares, e uma rede com maior conectância global suportariam maior estabilidade de parâmetros relacionados às trocas gasosas (assimilação líquida de CO2 e transpiração) em plantas sob deficiência hídrica. Para tanto, dois genótipos de Phaseolus vulgaris foram submetidos a um período de suspensão da irrigação e subseqüente re-hidratação para avaliar a recuperação das plantas. As trocas gasosas foram medidas em intervalos de 10 segundos durante 6 horas para a obtenção de séries temporais adequadas para os cálculos de complexidade por meio do uso da medida de Entropia Aproximada (ApEn), e conectância da rede de trocas gasosas em cada condição testada. Notavelmente, o genótipo Jalo Precoce mostrou significativa maior estabilidade que o Guarumbé, coincidindo com maior complexidade na dinâmica de cada parâmetro de trocas gasosas e maior conectância global no genótipo Jalo Precoce. Esse resultado foi consistente com outras observações de maior homeostase em redes mais complexas, em um contexto mais amplo, como observado em ritmos cardíacos e dinâmicas respiratórias
Disciplines: Biología,
Agrociencias
Keyword: Fisiología vegetal,
Leguminosas,
Estrés hídrico,
Phaseolus vulgaris,
Frijol,
Entropía,
Fotosíntesis,
Intercambio gaseoso,
Photosynthesis,
Gas exchange
Keyword: Biology,
Agricultural sciences,
Plant physiology,
Legumes,
Water stress,
Phaseolus vulgaris,
Bean,
Entropy
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