Fotosyntéza predstavuje multifunkčný vzájomne integrovaný proces, ktorý je reprezentovaný viacerými dominantnými reakčnými stupňami (fázami), ktoré zjednodušene môžeme zhrnúť do štyroch reakčných modulov:
a/ Biofyzikálna premena svetelnej energie (gama kvánt svetla) na chemickú energiu vo forme toku elektrónov (e–), protónov (H+) a finálnych energetických produktov: NADPH+H a ATP nevyhnutných na realizáciu asimilácie CO2, tvorbu primárnych fotosyntetických produktov a ich premenu na viaceré metabolity. Uvedené reakcie sú bezprostredne viazane na rastlinné pigmenty, štruktúru molekuly chlorofylu a chloroplastov.
b/ Asimilácia uhlíka vo forme CO2 (C-3 typy rastlín) a HCO3– (C-4 typy) a tvorba primárnych fotosyntetických produktov asimilácie uhlíka: kyselina glycerová a jej redukcia na fosfoglyceraldehyd (C-3) a kyselina oxaloctová a redukovaný produkt kys. jablčná (C-4 typy). Imobilizácia uhlíka sa uskutočňuje v procese asimilácie, preto nie je správne tento proces nazývať termínom fixácia CO2.
c/ Premena primárnych fotosyntetických produktov na tvorbu organických zásobných polymérnych látok biomasy (bielkoviny, polysacharidy a tuky), ktoré determinujú hospodársku úrodu, čo do množstva a kvality. Cielenou výživou a predovšetkým voľbou chemických foriem dusíka (NO3– a NH3) pestovateľ môže regulovať metabolické dráhy premeny primárnych fotosyntetických produktov na tvorbu sacharidov (sacharózy a škrobu) alebo bielkovín. Amoniakálne formy dusíka stimulujú tvorbu sacharidov (škrobu) a naproti tomu dusičnany tvorbu bielkovín. Uvedené reakcie rozhodujú o množstve a kvalite hospodárskej úrody.
d/ Fotorespirácia (predychávanie C – substrátov za svetla) predstavuje redukciu kyslíka na úkor redukcie CO2, čo sa prejavuje v znížení tvorby biomasy v rozsahu od 0 do 50 %. Keď vychádzame z poznania, že produkcia biomasy (hospodárska úroda) je závislá od intenzity asimilačnej fázy fotosyntézy (asimilácie uhlíka), potom absolútne množstvo úrody (produkcia biomasy) je definovaná kapacitou asimilovaného CO2 po odrátaní straty CO2 fotorespiráciou. Nárast fotorespirácie je v podmienkach zvýšenej intenzity osvetlenia a zvýšeného parciálneho tlaku kyslíka, čo definuje koeficient: CO2 : O2 < 1.
Je nevyhnutné, aby propagácia aplikácie špeciálnych preparátov na stimuláciu fotosyntézy bola konkretizovaná na konkrétne parciálne reakcie fotosyntézy (a – d). Je dôležité si uvedomiť, že stimulácia jednotlivých reakčných modulov nemusí bezprostredne súvisieť so zvyšovaním úrody. Intenzita a výkonnosť fotosyntézy, okrem optimalizácie minerálnej výživy (najmä N, P a Mg) je závislá aj od koncentrácie CO2 a O2 v poraste pestovaných plodín.
Autor: prof.Ing. Ivan Michalík, DrSc., Nitra
