Влияние повышенной температуры на перенос электронов в хлоропластах ячменя


https://doi.org/10.29235/1029-8940-2020-65-2-153-162

Полный текст:


Аннотация

С использованием метода РАМ-флуориметрии оценена эффективность функционирования переносчиков электронов в тилакоидных мембранах необработанных и подвергшихся тепловому воздействию 7-дневных проростков ячменя. Исследованы переходные состояния темнота–свет в хлоропластах после теплового воздействия. Выявлены термоиндуцированные изменения протекания линейного и циклического транспорта электронов в хлоропластах. Показана активация НАД(Ф)Н-зависимого электронного потока после воздействия повышенной температуры. Высказано предположение о регуляторной роли ΔрН тилакоидных мембран в распределении потоков электронов и адаптации фотосинтетического аппарата к стрессовым воздействиям.


Об авторах

Н. Л. Пшибытко
Белорусский государственный университет
Беларусь

Пшибытко Наталья Ленгиновна – канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

пр. Независимости 4, 220030, г. Минск



Т. С. Бачище
Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Бачище Татьяна Сергеевна – мл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск



Л. Ф. Кабашникова
Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Кабашникова Людмила Федоровна – член-корреспондент, д-р биол. наук, доцент, заведующий лабораторией

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск



Список литературы

1. He, M. Abiotic stresses: general defenses of land plants and chances for engineering multistress tolerance / M. He, Ch.-Q. He, N.-Zh. Ding // Frontiers Plant Sci. – 2018. – Vol. 9. – Art. 1771. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01771

2. Enhancing the abiotic stress tolerance of plants: from chemical treatment to biotechnological approaches / H.-Ch. Nguyen [et al.] // Physiologia Plantarum. – 2018. – Vol. 164, N 4. – P. 452–466. https://doi.org/10.1111/ppl.12812

3. Plant responses and tolerance to high temperature stress: role of exogenous phytoprotectants / N. Kamrun [et al.] // Crop production and global environmental issues / ed. Kh. R. Hakeem. – Cham, 2015. – P. 385–435.

4. Carpentier, R. Effect of high-temperature stress on the photosynthetic apparatus / R. Carpentier // Books in soils, plants, and the environment / ed. M. Pessarakli. – New York, 1999. – P. 337–348.

5. Derks, A. Diverse mechanisms for photoprotection in photosynthesis. Dinamic regulation of photosystem II excitation in response to rapin environmental change / A. Derks, K. Schaven, D. Bruce // Biochim. Biophys. Acta. Bioenergetics. – 2015. – Vol. 1847, N 4–5. – P. 468–485. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2015.02.008

6. During state 1 to state 2 transition in arabidopsis thaliana, the photosystem II supercomplex gets phosphorylated but does not disassemble / E. Wientjes [et al.] // J. Biol. Chem. – 2013. – Vol. 288, N 46. – P. 32821–32826. https://doi.org/10.1074/jbc.m113.511691

7. Chloroplast remodeling during state transitions in Chlamydomonas reinhardtii as revealed by noninvasive techniques in vivo / G. Nagy [et al.] // Proc. Nat. Acad. Sci. – 2014. – Vol. 111, N 13. – P. 5042–5047. https://doi.org/10.1073/pnas.1322494111

8. Nikkanen, L. Chloroplast thioredoxin systems dynamically regulate photosynthesis in plants / L. Nikkanen, E. Rintamäki // Biochem. J. – 2019. – Vol. 476, N 7. – P. 1159–1172. https://doi.org/10.1042/bcj20180707

9. Thioredoxin redox regulates ATPase activity of magnesium chelatase CHLI subunit and modulates redox-mediated signaling in tetrapyrrole biosynthesis and homeostasis of reactive oxygen species in pea plants / T. Luo [et al.] // Plant Physiol. – 2012. – Vol. 159, N 1. – P. 118–130. https://doi.org/10.1104/pp.112.195446

10. Regulation of Rubisco activase and its interaction with Rubisco / A. R. Portis [et al.] // J. Exp. Bot. – 2007. – Vol. 59, N 7. – P. 1597–1604. https://doi.org/10.1093/jxb/erm240

11. Krause, G. H. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basics / G. H. Krause, E. Weis // Annu. Rev. Plant. Physiol. Mol. Biol. – 1991. – Vol. 42, N 1. – P. 313–349. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.42.1.313

12. Pfündel, E. Monitoring the effects of reduced PS II antenna size on quantum yields of photosystems I and II using the Dual-PAM-100 measuring system / E. Pfündel, Ch. Klughammer, U. Schreiber // PAM Application Notes. – 2008. – Vol. 1. – P. 21–24.

13. Robinson, H. H. Effect of manganese on the nuclear magnetic relaxivity of water protons in chloroplast suspensions / H. H. Robinson, R. R. Sharp, C. F. Yocum // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 1980. – Vol. 93, N 3. – P. 755–761. https://doi.org/10.1016/0006-291x(80)91141-9

14. Гавриленко, В. Ф. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание / В. Ф. Гавриленко, М. Е. Ладыгина, Л. М. Хандобина. – М. : Высш. шк., 1975. – 392 с.

15. Lowry, O. H. The determination of inorganic phosphate in the presence of labile phosphate esters / O. H. Lowry, J. A. Lopez // J. Biol. Chem. – 1946. – Vol. 162. – P. 421–428.

16. Pinton, R. Zinc deficiency enhanced NAD(P)H-dependent superoxide radical production in plasma membrane vesicles isolated from roots of bean plants / R. Pinton, I. Cakmak, H. Marschner // J. Exp. Bot. – 1994. – Vol. 45, N 1. – P. 45–50. https://doi.org/10.1093/jxb/45.1.45

17. Protein measurement with the Folin phenol reagent / O. H. Lowry [et al.] // J. Biol. Chem. – 1951. – Vol. 193, N 1. – P. 265–275.

18. Карапетян, Н. В. Переменная флуоресценция хлорофилла как показатель физиологического состояния растений / Н. В. Карапетян, Н. Г. Бухов // Физиология растений. – 1986. – Т. 33, № 5. – С. 1013–1026.

19. A four state parametric model for the kinetics of the non-photochemical quenching in Photosystem II / J. J. Snellenburg [et al.] // Biochem. Biophys. Acta. Bioenergetics. – 2017. – Vol. 1858, N 10. – P. 854–864. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2017.08.004

20. pH dependence, kinetics and light-harvesting regulation of nonphotochemical quenching in Chlamydomonas / L. Tian [et al.] // Proc. Nat. Acad. Sci. – 2019. – Vol. 116, N 17. – P. 8320–8325. https://doi.org/10.1073/pnas.1817796116

21. Ruban, A. V. The photoprotective molecular switch in the photosystem II antenna / A. V. Ruban, M. P. Johnson, Ch. D. P. Duffy // Biochem. Biophys. Acta. – 2012. – Vol. 1817, N 1. – P. 167–181. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2011.04.007

22. Miyake, Ch. Alternative electron flows (water–water cycle and cyclic electron flow around PSI) in photosynthesis: molecular mechanisms and physiological functions / Ch. Miyake // Plant Cell Physiol. – 2010. – Vol. 51, N 12. – P. 1951–1963. https://doi.org/10.1093/pcp/pcq173

23. Bukhov, N. Alternative photosystem I-driven electron transport routes: mechanisms and functions / N. Bukhov, R. Carpentier // Photosynth. Res. – 2004. – Vol. 82, N 1. – P. 17–33. https://doi.org/10.1023/b:pres.0000040442.59311.72

24. Mulo, P. Chloroplast-targeted ferredoxin-NADP+ oxidoreductase: structure, function and location / P. Mulo // Biochem. Biophys. Acta. Bioenergetics. – 2011. – Vol. 1807, N 8. – P. 927–934. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2010.10.001

25. Cold stress effect on PSI photochemistry in Zea mays: differential increase of FQR-dependent cyclic electron flow and functional implications / L. V. Savitch [et al.] // Plant Cell Physiol. – 2011. – Vol. 52, N 6. – P. 1042–1054. https://doi.org/10.1093/pcp/pcr056

26. Abolition of photosystem I cyclic electron flow in Arabidopsis thaliana following thermal-stress / J. Essemine [et al.] // Plant Physiol Biochem. – 2011. – Vol. 49, N 3. – P. 235–243. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2010.11.002

27. Function of plastoquinone in heat stress reactions of plants / N. Pshybytko [et al.] // Biochim. Biophys. Acta. Bioenergetics. – 2008. – Vol. 1777, N 11. – P. 1393–1399. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2008.08.005

28. Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis / Y. Munekage [et al.] // Nature. – 2004. – Vol. 429, N 6991. – P. 579–582. https://doi.org/10.1038/nature02598

29. Joly, D. Regulation of energy dissipation in photosystem I by the redox state of the plastoquinone pool / D. Joly, R. Carpentier // Biochemistry. – 2007. – Vol. 46, N 18. – P. 5534–5541. https://doi.org/10.1021/bi602627d

30. Joliot, P. Cyclic electron transfer in plant leaf / P. Joliot, A. Joliot // Proc. Nat. Acad. Sci. – 2002. – Vol. 99, N 15. – P. 10209–10214. https://doi.org/10.1073/pnas.102306999


Дополнительные файлы

Просмотров: 59

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-8940 (Print)
ISSN 2524-230X (Online)