بر اساس مقاله اخیر مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم، تفاوت در فتوسنتز برخی گیاهان زراعی می‌تواند آنها را کم و بیش مستعد آسیب ناشی از آلودگی ازن در سطح زمین کند.
برای نمونه، محصولاتی چون ذرت و سورگوم نسبت به محصولات دیگری مانند برنج یا لوبیا، سطوح ازن را بهتر تحمل می‌کنند که دریافت این نتایج، راه را برای مدل‌های بهتر برای پیش‌بینی واکنش محصولات به اثرات تغییرات آب‌و‌هوایی جهانی باز می‌کند.
هر محصول بسته به اینکه دی‌اکسیدکربنی که از هوا می‌گیرد در ابتدا به یک ترکیب 3 کربنی یا 4 کربنی تبدیل شده و یک محصول به عنوان C3 یا C4 تعیین می‌شود.
«لیزا آینزورث»، زیست‌شناس مولکولی پژوهشی که مدیریت جهانی ARS را بر عهده دارد، خاطرنشان کرد که توانایی کلی محصولات C4 برای تحمل افزایش ازن در سطح زمین (یا تروپوسفر) بهتر از محصولات C3 بوده است.
تجزیه و تحلیل گسترده‌ای از داده‌های منتشر شده و نشده انجام شده که مجموعه اول از 46 مقاله مجله و مجموعه دوم از 46 مقاله بوده است، این آزمایشات 20 ساله در فضای باز در ایالات متحده، هند و چین انجام شده است.
به طور خاص، تجزیه و تحلیل آنها بر پاسخ پنج محصول C3 (نخود، برنج، لوبیا، سویا و گندم) و چهار محصول C4 (سورگوم، ذرت، میکانتوس غول پیکر و علف سوئیچ) به هر دو سطح ازن محیطی و افزایش غلظت گاز متمرکز بوده است.
مواردی چون تغییرات در ظرفیت فتوسنتزی محصولات، محتوای کلروفیل و فلورسانس (شکلی از انداز‌ه‌گیری رنگدانه)، فعالیت آنتی‌‌اکسیدانی برگ، مواد زیست توده و عملکرد دانه از موارد مورد توجه هستند.
محصولات C3 و C4 در نحوه جذب دی‌اکسیدکربن از هوا به عنوان یک جزء کلیدی فتوسنتز توسط برگ‌هایشان متفاوت‌اند. این فرآیندی است که طی آن گیاهان از نور خورشید برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به گلوکز استفاده می‌کنند، قندی که به رشد، ترمیم و توسعه آنها کمک و به نوبه خود، سایر اشکال حیات روی کره‌ی زمین از جمله نوع بشر را حفظ می‌کند.
در حالی که هر دو محصول C3 و C4 از آنزیمی به نام روبیسکو برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به قند استفاده می‌کنند، محصولاتC4 روبیسکو را در سلول‌های تخصصی جدا می‌کنند که غلظت دی‌اکسیدکربن بسیار بالا دارایند.
این امر باعث می‌شود نرخ فتوسنتز بالاتر و بهره‌وری بیشتر از آب مصرف شود. بنابراین، گیاهان C4 هدایت روزنه‌ای کمتری دارند و در نتیجه انتشار کمتر دی‌اکسیدکربن و اوزون در برگ‌ها انجام می‌شود.
به گفته آینزورث، آزمایش‌های هوای آزاد – که به درستی به عنوان «غنی‌سازی غلظت هوای آزاد» شناخته می‌شود- نوعی حقیقت اساسی را در مورد حساسیت محصول به ازن و دی‌اکسیدکربن ارائه می‌کند که مطالعات در هوای بسته نمی‌توانند ارائه دهند.
به طور کلی، تیم در مقاله PNAS خود گزارش کرده است که قرار گرفتن در معرض افزایش سطح ازن با کاهش محتوای کلروفیل، فلورسانس و عملکرد دانه در محصولات C3 بیشتر از گروه C4 بوده است.
اما در این دو دسته از محصولات نیز تفاوت‌هایی وجود داشت، به طوری که لوبیا، برنج، گندم، نخود، سویا، ذرت، میسکانتوس غول‌پیکر، سورگوم و علف‌سواری بیشترین تا کمترین حساسیت به ازن را داشتند.
این یافته‌ها با نتایج قبلی که نشان می‌داد سویا حساس‌ترین و برنج کمترین حساسیت را داشت، متفاوت است. یافته دیگری که در مقاله PNAS برجسته شد این بود که افزایش ازن باعث کاهش عملکرد دانه در لاین‌های هیبریدی ذرت و برنج نسبت به خطوط همزاد می‌شود.
محققان خاطرنشان می‌کنند که مطالعات کنونی از مقایسه کنار هم محصولات در شرایط هوای آزاد سود می‌برد. نقش محافظتی فنولیک‌ها و سایر آنتی‌اکسیدان‌ها در برگ‌های محصولات C4 نیز مستلزم مطالعه بیشتر است.
به گفته‌ی پژوهشگران، آلودگی ازن به سطح سایر عوامل استرس‌زای محیطی مانند فشار ناشی از آفات و بیماری‌ها و همچنین خشکسالی و کاهش سلامت خاک رسیده است.
با این حال، امیدی برای انعطاف پذیری بهتر محصول وجود دارد. به عنوان مثال، تنوع ژنتیکی در آنها می‌تواند کلیدی برای باز کردن صفات برای تحمل بیشتر یا کارایی فتوسنتزی باشد.
همچنین، تصمیمات مدیریتی چون کاشت زودتر در فصل یا استفاده از ارقام دیررس – می‌تواند تحمل محصول را بیشتر بهبود بخشد.
