Upload
linczbela
View
47
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
A magas h mrsklet hatsa a fotoszintetikus appartus m kdsre
Dulai Sndor Eszterhzy Kroly F iskola, TTK, Nvnylettani Tanszk
1
H mrskleti stresszekAlacsony h mrskleti stressz Magas h mrskleti stressz
Fagysi sztressz (freezing)
Hidegstressz (chilling)
2
A kloroplasztisz EM-os kpe
Musrrdy L. EM-os felvtele
3
A h mrsklet hatsa az letfolyamatok intenzitsra
4
A fotoszintzis intenzitsbeli vltozsa s helyrellsa az optimlis tartomnytl eltr h mrskleti kezelsek esetbenA fotoszintzis relatv intenzitsa
100 %
T (oC)
5
A h mrsklet hatsa nhny fontosabb fotoszintetikus paramterre a Homalothcium lutescens (Hedw.) Robins mohafajban, valamint a Synechocystis sp. kkbaktriumban1,2 Tp Paramterek (relatv egysgekben) 1,0
Fv/Fm PN F0
0,8
0,6
0,4
0,2 Tc 0,0 20 25 30 35 T ( C)o
40
45
50
Dulai et. al. (2004). Acta Acad. Agr. 25: 127-139. (mdostva)
Nishiyama et al. (1994). Plant Physiol. 105: 1313-1319. 6
A fotoszintzis folyamatrendszernek ttekintse
7
A magas h mrsklet hatsa a nett CO2-fixlsra (PN) s a transpircis rtra (E)
Dulai et. al. (1998). Aust. J. Plant Physiol. 25: 145-153. (mdostva) 8
A fotoszintzis folyamatrendszernek ttekintse
9
A lineris elektrontraszport aktivits s a fotoszintetikus foszforilci h mrskletfggse
1,2* PSII ((F/Fm), foszforilci rtarelatv egysgekbenfoszforilci elektrontranszport
0,8
0,4
0 20 25 30 35 40 T ( C)10o
45
50
55
60
Makromolekulris komplexek a tilakoid membrnbanH ADP+Pi lig h t H H+ + +
AT P
NADP H+
NADPH lig h t
FN R Fd
s tro m a L H C IIPQ PQH2 PQ
P680 lu m e nH 2O H+ O2
PQ
P700 PC
H+
LH CI
H+
L H C II - P S II
C y t b /f
LH CI - PSI
AT P s y n th a s e
11
A modulcis quenchinganalzis elvi vzlata
12
A tipikus F0-T grbe a kitntetett pontjaival
1,2 Tp 1,0 F (re o latv e gysgekben)
0,8
0,6
0,4
0,2 Tc 0,0 20 25 30 35 T ( C)o
40
45
50
13
A II. fotokmiai rendszer (PS II) felptse1,2 Tp 1,0 Fo (relatv egysgekben) 0,8
0,6
0,4
0,2
Tc
0,0 20 25 30 35 T ( o C) 40 45 50
Forrs: www.bio.ic.ac.uk
14
A makromolekulris komplexek elhelyezkedse grnumos tilakoidokbanLaterlis heterogenecits
15
A kis molekulatmeg HSP hatsa a PS II ltal hajtott elektrontranszport aktivitsra1,2
1
Relatv aktivits
0,8
0,6
0,4
0,2
0
25 oC HSP
47 oC HSP
47 oC +HSP16
Heckathron et al. (1998). Plant Physiol. 116: 439-444. (mdostva)
A hideg- s melegakklimlt Erigeron canadensis L. F0-T grbi1,2 1,0 F (in rel. units) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 20 25 30 35 o T ( C) 40 45 50
OC
Tc, Tp,
5 36.6* 44.6*
10 37.1* 43.5*
20 38.0* 43.6*
25 41.1 47.817
Dulai et. al. (1998). Aust. J. Plant Physiol. 25: 145-153. (mdostva)
Az optimlis s az effektv kvantumhatsfok h mrskletfggse a hideg- s melegakklimlt Erigeron canadensis L. - ben1 1
0,8
0,8
0,4
(F/F ' 20o
0,6 F /F
0,6 0,4
0,2
0,2
0 0 10 30 40 50 T ( C)
0 0 10 20o
30
40
50
T ( C)
Dulai et. al. (1998). Aust. J. Plant Physiol. 25: 145-153. (mdostva) 18
A biolgiai membrnok felptse1,2 1,0 F (in rel. units) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 20 25 30 35 o T ( C) 40 45 50
19
A hideg- s melegakklimlt Erigeron canadensis L. F0-T grbi1,2 1,0 F (in rel. units) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 20 25 30 35 o T ( C) 40 45 50
OC
Tc, Tp,
5 36.6* 44.6*
10 37.1* 43.5*
20 38.0* 43.6*
25 41.1 47.820
Dulai et. al. (1998). Aust. J. Plant Physiol. 25: 145-153. (mdostva)
A rvid h kezels hatsa a Tc rtkekre, a PS II effektv kvantumhatsfokra s a nett fotoszintetikus CO2 fixlsraSusceptible biotype Cold acclimated Cold acclimated heat-treated Warm acclimated Atrazine resistant biotye Cold acclimated Cold acclimated heat-treated Warm acclimated Tc 36.6 40.5 41.1 38.6 39.3 38.8 Tp 44.5 47.8 47.7 46.3 47.1 44.6
1
10
Effective quantum yield
0,8
0,6
PN ( Qmol m-2 s-1)0 10 20 T ( C)o
5
0,4
0,2
0 30 40 50
0 0 10 20 30 40 50 o T ( C)
21
Dulai et. al. (1998). Z. Naturforsch. c.
A modulcis quenchinganalzis elvi vzlata
22
A nvekv gerjesztsi energia hatsa az O2 kivlasztsra s a PS II kvantumhatsfoknak h mrskletfggsre3,0
Molnr et. al. (1998). In. Photosynthesis: Mechanisms and effects (Ed. Garab, G.) Vol. III. pp. 2241-2244 (Kluwer: Dordrecht).
2,0
1,0
0,0 20 25 30 35 T ( C)o
40
45
50
30
1,0 0,8 0,6
O2 evolution Qmol m-2 s-1
25 20 15 10 5 0Control Dark
4 5 C
* PS II
0,4D ark
0,2 0,0100 E 400 E 1000 E
0 .1 m E 0 .4 m E 1 mE
20
25
30
35 T (oC)
40
45
50 23
A nvekv fnyintenzits hatsa a PS II h mrskleti stabilitsra s a xantofill ciklus aktivitsra Chenopodium album L. levelekben
24
Az F0- s Fs-T grbk Tc rtkeinnek vltozsa sttben s 100 Qmol m-2 s-1 aktvfny-intenzits (AL) mellett klnbz RWC rtkeknl a fnyakklimlt H. lutescens zld szegmentjeiben.
90% light 98% RWC light 100% RWC light 90% RWC dark 98% RWC dark 100% RWC dark
48 oC 47.1 oC 45.2oC 41.8 oC 41.5 oC 41.2 oC
25
30
35
40 T (oC)
45
50
55
Dulai et. al. (2004). Acta Acad. Agr. Sect. Biol. 25: 127-139. (mdostva) 25
A h mrskleti tolerancia abszolt nvekedse a sttben 100 %-os RWC mellett mrhet llapottl a 90 %-os RWC-vel jellemezhet llapotig 1000 QE m-2 s-1-os fnyintenzits mellett a fny- s rnykakklimlt Homalothecium lutescensben.
Tc SUN 1000uE 90% RWC Tc SUN 1000uE 100% RWC Tc SUN DARK 100% RWC Tc SHADE 1000uE 90%RWC Tc SHADE 1000uE 100% RWC Tc SHADE DARK 100 % RWC 40,9+- 1,11oC 41.2+-0,66 oC
49.5+-0,41 oC 46.6+-0,49 oC
47,1 +-0,42oC 44,8+-0,17 oC
40
45
50
55
26
sszefoglals A fotoszintetizl appartus h mrskleti tolerancijt a II. fotokmiai rendszer h rzkenysge szabja meg, amit a pigment-protein komplexek s az O2 kivlaszt rendszer termolabilitsa okoz. A magas h mrsklet ellen a nvnyek tbbfle vdekez mechanizmussal rendelkeznek: transpircis h ts (ha elegend a felvehet vz mennyisge); h sokkproteinek (szmos citoplazmatikis HSP is transzlokldik a kloroplasztiszba s stabilizlja a szupramolekulris komplexeket); a PS II lipidkrnyezetnek vltozsai; rvid tv vdekezsi mechanizmusok. A fotoszintetizl appartus hossz s rvid tvon is kpes alkalmazkodni a h mrsklet vltozsaihoz. A hossz tv alkalmazkodsban a PS II lipidkrnyezetnek vltozsa jtszik dnt szerepet, mg rvid tvon (nhny tz perc) a de novo fehrjeszintzist nem ignyl folyamatok mrvadak. E folyamatok kiemelked kolgiai jelent sggel brnak. A klnbz krnyezeti tnyez k rvid s hossztvon is befolysoljk a fotoszintetizl appartus h mrsklet rzkenysgt. Ezek kzl legfontosabb a fny s a vzhiny. A magas h mrsklettel a fnyintenzitssal s a vzhinnyal szemben vd mechanizmusok rszben kzs molekulris alapokra helyezhet k.
27