Fractionation of the Carbon Isotopes During Photosynthesis Submitted
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1. C. Vogel
Fractionation of the Carbon Isotopes During Photosynthesis With 6 Figures
Submitted to the Session of 19 April, 1980 by Otto Haxel
Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1980
Dr. 1. C. Vogel National Physical Research Laboratory, CSIR P.O. Box 395 Pretoria, OOOl/South Africa
ISBN-13: 978-3-540-10323-3 e-ISBN-13: 978-3-642-46428-7 DOl: 10.1007/978-3-642-46428-7
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Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1980
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1980 Die W"iedergabe von Gebrauchsnameo, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kenozeichnung nieht Zll der Annahme, daB soIche Namen im Sione der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung ais frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dUrften. 2125/3140-543210
Fractionation of the Carbon Isotopes During Photosynthesis Abstract. An attempt is made to explain quantitatively the fractionation of the carbon isotopes, 12C and 13C, in plants. It is shown that the isotope ratio in plants is mainly determined by the relative magnitudes of the diffusional resistance and the resistance of the carboxylation reaction to the flux of carbon dioxide into the plant. Diffusion is expected to deplete 13C by about 4 00. This process constitutes the main resistance in plants utilizing the 4-carbon pathway. Plants with the 3-carbon pathway show an average fractionation effect of -19 % 0 which can be explained if the ratio of the carboxylation resistance to the total diffusional resistance is 2: 1. The actual isotope ratio observed in a specific plant can be used to calculate this resistance ratio. Laboratory experiments demonstrate that the isotope fractionation can be changed over a wide range by changing the relative magnitudes of these resistances.
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Fraktionierung der Kohlenstoffisotope bei Photosynthese Zusammenfassung. Ansatze werden gemacht, die Trennung der Kohlenstoffisotope 12C und 13C in Pflanzen quantitativ zu erkIaren. Es laBt sich zeigen, daB das Isotopenverhaltnis in Pflanzen hauptsachlich durch die relativen GraBen des Diffusionswiderstandes und des Widerstandes der Carboxylierungsreaktion wahrend der Assimilation bestimmt wird. Die Berechnungen ergeben, daB sich der 13C-Gehalt bei den verschiedenen Diffusionsvorgangen mit ungefahr 4 % 0 verringert. Dieser ProzeB bildet den Hauptwiderstand bei Pflanzen, die den C-4-photosynthetischen Mechanismus verwenden. Pflanzen, die den C-3-Vorgang benutzen, zeigen eine Isotopentrennung von etwa -19% 0 ; diese entspricht einem VerhaItnis von 2:1 zwischen dem Carboxylierung
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