Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vai trò của chu trình xanthophyll trong việc bảo vệ khỏi ánh sáng được làm rõ qua các phép đo thay đổi hấp thu do ánh sáng, huỳnh quang và quang hợp trong lá của Hedera canariensis
Tóm tắt
Vai trò của chu trình xanthophyll trong việc điều tiết dòng năng lượng tới các trung tâm phản ứng PS II và do đó trong việc bảo vệ ánh sáng đã được nghiên cứu thông qua các phép đo sự thay đổi hấp thu do ánh sáng, huỳnh quang Chl, và sự tiến hóa O2 quang hợp trong các lá ánh sáng và bóng râm của Hedera canariensis. Sự thay đổi hấp thu do ánh sáng tại 510 nm (ΔA510) đã được sử dụng để theo dõi liên tục sự hình thành zeaxanthin thông qua quá trình khử epoxid hóa của violaxanthin. Khả năng phân tán năng lượng không bức xạ (NRD) được ước tính từ sự tắt huỳnh quang không quang hóa (NPQ). Khả năng hình thành zeaxanthin cao ở các lá ánh sáng đi kèm với NRD lớn trong lớp sắc tố ở các cường độ ánh sáng cao (PFDs) như được chỉ ra bởi NPQ rất mạnh khi tất cả các trung tâm PS II đều đóng (F'm) và khi tất cả các trung tâm đều mở (F'o). Mặc dù sự tắt Fo có mặt, nhưng nó ít rõ rệt hơn ở các lá bóng râm, nơi có lượng dự trữ chu trình xanthophyll nhỏ hơn nhiều. Dithiothreitol (DTT) cung cấp qua cuống lá cắt hoàn toàn ngăn chặn sự hình thành zeaxanthin. DTT không có ảnh hưởng có thể phát hiện đến sự tiến hóa O2 quang hợp hoặc năng suất quang hóa của PS II trong ngắn hạn nhưng hoàn toàn ức chế sự tắt của Fo và 75% sự tắt của Fm, cho thấy rằng NRD trong ăng-ten chủ yếu bị chặn. Sự ức chế của tắt này đi kèm với việc đóng cửa tăng cường của các trung tâm phản ứng PS II. Trong sự hiện diện của DTT, một điều trị ức chế quang ở PFD 200 μmol m-2 s-1, sau đó là một khoảng thời gian phục hồi 45 phút ở PFD thấp, đã gây ra một sự giảm 35% trong năng suất photon của sự tiến hóa O2, so với sự giảm ít hơn 5% khi không có DTT. Tỷ lệ Fv/Fm, được đo trong bóng tối cho thấy sự giảm lớn hơn nhiều trong sự hiện diện của DTT so với khi không có DTT. Trong sự hiện diện của DTT, Fo tăng từ 15–20% trong khi không có sự thay đổi nào được phát hiện ở các lá đối chứng. Kết quả cho thấy chu trình xanthophyll đóng vai trò trung tâm trong việc điều chỉnh dòng năng lượng tới các trung tâm phản ứng PS II và cũng cung cấp bằng chứng trực tiếp rằng zeaxanthin bảo vệ chống lại tổn thương do ức chế quang cho hệ thống quang hợp.
Từ khóa
#chu trình xanthophyll #bảo vệ quang hợp #zeaxanthin #phản ứng PS II #lá câyTài liệu tham khảo
Bilger W, Björkman O and Thayer SS (1989) Light-induced spectral absorbance changes in relation to photosynthesis and the epoxidation state of xanthophyll cycle components in cotton leaves. Plant Physiol 91: 542–551
Bilger W and Schreiber U (1986) Energy-dependent quenching of dark-level chlorophyll fluorescence in intact leaves. Photosynthe Res 10: 303–308
Björkman O (1987a) High-irradiance stress in higher plants and interaction with other stress factors. In: Biggins J (ed) Progress in Photosynthesis Research, Vol IV, pp 11–18. Dordrecht: Martinus Nijhoff Publishers
Björkman O (1987b) Low-temperature chlorophyll fluorescence in leaves and its relationship to photon yield of photosynthesis in photoinhibition. In: Kyle DJ, Osmond CB and Arntzen CJ (eds) Photoinhibition, pp 123–144. Amsterdam: Elsevier Science Publishers
Demmig B and Björkman O (1987) Comparison of the effect of excessive light on chlorophyll fluorescence (77 K) and photon yield of O2 evolution in leaves of higher plants. Planta 171: 171–184
Demmig B, Winter K, Krüger A and Czygan F-C (1987) Photoinhibition and zeaxanthin formation in intact leaves. Plant Physiol 84: 218–224
Demmig B, Winter K, Krüger A and Czygan F-C (1988) Zeaxanthin and the heat dissipation of excess light energy in Nerium oleander exposed to a combination of high light and water stress. Plant Physiol 87: 17–24
Demmig-Adams B, Winter K, Krüger A and Czygan F-C (1989a) Light response of CO2 assimilation, dissipation of excess excitation energy, and zeaxanthin content of sun and shade leaves. Plant Physiol 90: 881–886
Demmig-Adams B, Winter K, Krüger A and Czygan F-C (1989b) Zeaxanthin and the induction and relaxation kinetics of the dissipation of excess excitation energy in leaves in 2% O2, 0% CO2. Plant Physiol 90: 887–893
Demmig-Adams B, Winter K, Krüger A and Czygan F-C (1989c) Zeaxanthin synthesis, energy dissipation, and photoprotection of photosystem II at chilling temperatures. Plant Physiol 90: 894–898
Demmig-Adams B, Winter K, Winkelmann E, Krüger A and Czygan F-C (1989d) Photosynthetic characteristics and the ratios of chlorophyll, β-carotene, and the components of the xanthophyll cycle upon a sudden increase in growth light regime in several plant species. Botanica Acta 102: 319–325
Demmig-Adams B, Adams III WW, Heber U, Neimanis S, Winter K, Krüger A, Czygan F-C, Bilger W and Björkman O (1990) Inhibition of zeaxanthin formation and of rapid changes in radiationless energy dissipation by dithiothreitol in spinach leaves and chloroplasts. Plant Physiol 92: 293–301
Falkowski PG, Kolber Z and Fujita Y (1988) Effect of redox state on the dynamics of photosystem II during steady-state photosynthesis in eucaryotic algae. Biochim Biophys Acta 933: 432–443
Heber U (1969) Conformational changes of chloroplasts induced by illumination of leaves in vivo. Biochim Biophys Acta 180: 302–319
Kitajima M and Butler WL (1975) Quenching of chlorophyll fluorescence and primary photochemistry in chloroplasts by dibromothymoquinone. Biochim Biophys Acta 376: 105–115
Kobayashi Y, Köster S and Heber U (1982) Light scattering, chlorophyll fluorescence and state of the adenylate system in illuminated spinach leaves. Biochim Biophys Acta 682: 44–54
Latimer P and Rabinowitch E (1959) Selective scattering of light by pigments in vivo. Arch Biochem Biophys 84: 428–441
Neubauer C and Schreiber U (1989) Photochemical and non-photochemical quenching of chlorophyll fluorescence induced by hydrogen peroxide. Z Naturforsch 44c: 262–270
Schäfer C and Björkman O (1989) Relationship between efficiency of photosynthetic energy conversion and chlorophyll fluorescence quenching in upland cotton (Gossypium hirsutum L.). Planta 178: 367–376
Thayer SS and Björkman O (1990) Leaf xanthophyll content and composition in sun and shade determined by HPLC. Photosynthe Res 23: 331–343
Thorne SW, Horvath G, Kahn A and Boardman NK (1975) Light-dependent absorption and selective scattering changes at 518 nm in chloroplast thylakoid membranes. Proc Natl Acad Sci USA 72: 3858–3862
Weis E and Berry JA (1987) Quantum efficiency of Photosystem II in relation to ‘energy’ dependent quenching of chlorophyll fluorescence. Biochim Biophys Acta 894: 198–208
Yamamoto HY (1979) Biochemistry of the violaxanthin cycle in higher plants. Pure Appl Chem 51: 639–648
Yamamoto HY and Bangham AD (1978) Carotenoid organization in membranes. Thermal transition and spectral properties of carotenoid-containing liposomes. Biochim Biophys Acta 507: 119–127