Нефотохимическое тушение флуоресценции хлорофилла а как индикатор состояния фотосинтетического аппарата растений при абиотическом стрессе

Исследованы параметры флуоресценции хлорофилла а (Хл а) первых листьев семидневных проростков ячменя при воздействии повышенной температуры (40 °С, 3 ч) и водного дефицита (45 ч на 3 % растворе ПЭГ 6000). Показано, что потенциальный и эффективный квантовые выходы фотохимических реакций фотосистемы 2, коэффициенты фотохимического (qP) и нефотохимического (qN) тушения флуоресценции Хл а существенно не изменяются при воздействии данных стрессовых факторов. Высокая стрессочувствительность обнаружена для коэффициента энергозависимого тушения флуоресценции Хл а (qE), линейно связанного с градиентом Н⁺ на тилакоидной мембране. Поскольку qE является интегральным показателем, зависящим от функционирования световой и темновой стадий фотосинтеза, данный параметр предложено использовать в качестве маркера стрессового состояния у растений на ранних стадиях. 

1. B. Nowicka, J. Ciura, R. Szymanska, J. Kruk. J. Plant. Physiol., 231 (2018) 415—433

2. F. Yang, S. Huang, R. Gao, W. Liu, T. Yong, X. Wang. Field. Crop. Res., 155 (2014) 245—253

3. L. Feng, M. A. Raza, Z. Li, Y. Chen, M. H. B. Khalid, J. Du, W. Liu, X. Wu, C. Song, L. Yu, Z. Zhang, S. Yuan, W. Yang, F. Yang. Front. Plant. Sci., 9 (2019) 1952

4. H. Griffiths, M. A. J. Parry. Annu. Bot., 89 (2002) 801—802

5. M. M. Chaves, J. Flexas, C. Pinheiro. Annu. Bot., 103 (2009) 551—560 [6] M. C. Dias, W. Brüggemann. Photosynthetica, 48 (2011) 96—102

6. Z. Yang, J. L. Li, L. N. Liu, Q. Xie, N. Sui. Front. Plant. Sci., 10 (2020) 1722

7. Y. Yamane, Y. Kashino, H. Koike, K. Satoh. Photosynth. Res., 57 (1998) 51—59

8. B. Barnabás, K. Jäger, A. Fehér. Plant. Cell. Environ., 31 (2008) 11—38

9. C.E. Bita, T. Gerats. Front. Plant. Sci., 4 (2013) 273

10. B. C. Posch, B. C. Kariyawasam, H. Bramley, O. Coast, R. A. Richards, M. P. Reynolds, O. K. Atkin. J. Exp. Bot., 70, N 19 (2019) 5051—5069

11. A. Baryla, P. Carrier, F. Franck, C. Coulomb, C. Sahut, M. Havaux. Planta, 212 (2001) 696—709

12. E. A. Lysenko, A. A. Klaus, N. L. Pshybytko, V. V. Kusnetsov. Photosynth. Res., 125 (2015) 291—303

13. K. Yan, S. Zhao, M. Cui, G. Han, P. Wen. Plant. Physiol. Biochem., 125 (2018) 239—246

14. J. Pan, R. Sharif, X. Xu, X. Chen. Front. Plant. Sci., 10 (2021) 627331

15. P. Häder, M. Köfferlein, H. K. Seidlitz, F. Ghetti. J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 34, N 1 (1996) 21—28

16. S. Kataria, A. Jajoo, K. N. Guruprasad. J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 137 (2014) 55—66

17. K. Rohacek, M. Bartak. Photosynthetica, 37, N 3 (1999) 339—363

18. N. R. Baker. Annu. Rev. Plant. Biol., 59 (2008) 89—113

19. G. H. Krause, E. Weis. Annu. Rev. Plant. Physiol. Mol. Biol., 42 (1991) 313—349

20. T. Yamasaki, T. Yamakawa, Y. Yamane, H. Koike, K. Satoh, S. Katoh. Plant. Physiol., 128 (2002) 1087—1097

21. Y. Marutani, Y. Yamauchi, Y. Kimura. Planta, 236 (2012) 753—761

22. Y. Yamamoto. Front. Plant. Sci., 7 (2016) 1136

23. J. Essemine, M. Qu, H. Mi, X.-G. Zhu. Front. Plant. Sci., 7 (2016) 383

24. J. A. Lauriano, F. C. Lidos, C. A. Carvalho, P. S. Campos, M. C. Matos. Photosynthetica, 38, N 1 (2000) 7—12

25. П. Ф. Рокицкий. Биологическая статистика, Минск, Вышэйшая школа (1973)

26. V. V. Klimov, V. A. Klevanik, V. A. Shuvalov, A. A. Krasnovsky. FEBS Lett., 82, N 3 (1977) 183—186

27. A. Laisk, V. Oja, B. Rasulov. Plant. Physiol., 115, N 2 (1997) 803—815

28. P. H. Lambrev, Y. Miloslavina, P. Jahns, A. R. Holzwarth. Biochim. Biophys. Acta (BBA) – Bioenergetics, 1817, N 5 (2012) 760—769

29. A. V. Ruban. Plant. Physiol., 170, N 4 (2016) 1903—1916

30. P. Pospisil. Photosynthetica, 34, N 3 (1997) 343—355

31. C. Külheim, J. Ågren, S. Jansson. Science, 297 (2002) 91—93

32. R. G. Walters, P. Horton. Photosynth. Res., 27, N 2 (1991) 121—133

33. P. Jahns, A. R. Holzwarth. Biochim. Biophys. Acta, 1817, N 1 (2012) 182—193

34. A. V. Ruban, E. H. Murchie. Biochim. Biophys. Acta, 1817, N 7 (2012) 977—982

35. J. D. Rochaix. Annu. Rev. Plant. Biol., 65 (2014) 287—309

36. N. Pshybytko, J. Kruk, L. Kabashnikova, K. Strzalka. Biochim. Biophys. Acta (BBA) – Bioenergetics, 1777, N 11 (2008) 1393—1399

37. Н. Л. Пшибытко, Л. Н. Калитухо, Л. Ф. Кабашникова. Физиол. растений, 50, № 1 (2003) 51—58

38. Н. Л. Пшибытко, Л. Н. Калитухо, Н. Б. Жаворонкова, Л. Ф. Кабашникова. Биол. мембраны, 20, N 2 (2003) 121—127

39. N. G. Bukhov, U. Heber, C. Wiese, V. A. Shuvalov. Planta, 212, N 5-6 (2001) 749—758

40. D. V. Yanykin, A. A. Khorobrykh, S. A. Khorobrykh, N. L. Pshybytko, V. V. Klimov. Photosynthesis Res., 117, N 1-3 (2013) 367—374

41. U. Schreiber, C. Neubauer. Photosynth. Res., 25, N 3 (1990) 279—293

42. A. V. Ruban, D. Rees, A. A. Pascal, P. Horton. Biochim. Biophys. Acta, 1102, N 1 (1992) 39—44

43. P. Muller, X. P. Li, K. K. Niyogi. Plant. Physiol., 125, N 4 (2001) 1558—1566