Оценка редокс-состояния Р700 растений томата при сопряженном воздействии повышенной температуры и поражении Fusarium oxysporum методом дифференциальной абсорбционной фотометрии с использованием технологии насыщающих импульсов света

С использованием метода дифференциальной абсорбционной фотометрии и технологии последовательных насыщающих импульсов света модулированной частоты исследованы кинетики окисления/восстановления Р700 в листьях верхнего яруса растений томатов при воздействии повышенной температуры (40 °С, 3 ч) и заражении Fusarium oxysporum и их сопряженном действии. Тепловое воздействие снижало уровень окисленности Р700, квантовый выход фотохимических реакций фотосистемы I (ФСI) и повышало нефотохимическую диссипацию энергии на акцепторной стороне ФСI. При этом в подвергшихся тепловой обработке растениях уменьшался вклад потока электронов, катализируемого ферредоксин-пластохинон редуктазой (FQR), и увеличивалась доля циклического переноса электронов, зависимого от НАДН-дегидрогеназа-подобного комплекса (NDH). При заражении растений патогенным грибом Fusarium oxysporum уменьшался квантовый выход фотохимических реакций ФСI и существенно повышалась нефотохимическая диссипация энергии на акцепторной стороне ФСI. Сопряженное воздействие повышенной температуры и Fusarium oxysporum усиливало подавляющий эффект обоих стрессовых факторов на фотоиндуцированное окисление Р700, активизировало нефотохимическую диссипацию энергии как на акцепторной, так и на донорной стороне ФСI. Индуцированное фузариозным увяданием и повышенной температурой подавление линейного и FQR-зависимого циклического потоков электронов компенсировалось активацией NDH-зависимого переноса электронов.

1. K. A. Garrett, S. P. Dendy, E. E. Frank, M. N. Rouse, S. E. Travers. Annu. Rev. Phytopathol., 44 (2006) 489-509

2. P. Pandey, V. Irulappan, M. V. Bagavathiannan, M. Senthil-Kumar. Front. Plant Sci., 8 (2017) 537

3. S. I. Zandalinas, R. Mittler. New Phytol., 234 (2022) 1161-1167

4. R. Mittler. Trends Plant. Sci., 11 (2006) 15-19

5. P. V. V. Prasad, S. R. Pisipati, I. Momcilovic, Z. Ristic. J. Agron. Crop Sci., 197 (2011) 430-441

6. N. Suzuki, R. M. Rivero, V. Shulaev, E. Blumwald, R. Mittler. New Phytol., 203 (2014) 32-43

7. N. J. Atkinson, C. J. Lilley, P. E. Urwin. Plant Physiol., 162 (2013) 2028-2041

8. C. M. Prasch, U. Sonnewald. Plant Physiol., 162 (2013) 1849-1866

9. P. Pandey, V. Ramegowda, M. Senthil-Kumar. Front. Plant Sci., 6 (2015) 723

10. V. S. Ramu, A. Paramanantham, V. Ramegowda, B. Mohan-Raju, M. Udayakumar, M. SenthilKumar. PLoS One, 11 (2016) 0157522

11. M. H. Walter. Planta, 177 (1989) 1-8

12. H. Sandermann Jr. Trends Plant Sci., 9, N 8 (2004) 406-413

13. L. Rizhsky, H. Liang, J. Shuman, V. Shulaev, S. Davletova, R. Mittler. Plant Physiol. 134, N 4 (2004) 1683-1696

14. S. M. Coakley, H. Scherm, S. Chakraborty. Annu. Rev. Phytopathol., 37 (1999) 399-426

15. H. Scherm, S. M. Coakley. Australas. Plant Pathol., 32 (2003) 157-165

16. A. McDonald, S. Riha, A. Di Tommasob, A. De Gaetanoa. Agric. Ecosyst. Environ., 130 (2009) 131-140

17. L. H. Ziska, M. B. Tomecek, D. R. Gealy. Agron. J., 102 (2010) 118-123

18. K. Peters, L. Breitsameter, B. Gerowitt. Agric. Sustain. Dev., 34 (2014) 707-721

19. B. G. Drake, K. Raschke, F. B. Salisbury. Plant Physiol., 46 (1970) 324-330

20. S. Sawada, S. Miyachi. Plant Cell Physiol., 15 (1974) 1-20

21. J. A. Berry, O. Björkman. Annu. Rev. Plant Physiol., 31 (1980) 491-543

22. S. J. Crafts-Brandner, M. E. Salvucci. Plant Physiol., 129 (2002) 1773-1780

23. E. Weis. Planta, 151, N 1 (1981) 33-39

24. U. Feller, S. J. Crafts-Brandner, M. E. Salvucci. Plant Physiol., 116, N 2 (1998) 539-546

25. M. Havaux. Plant Cell Environ., 16 (1993) 461-467

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

27. E. A. Lysenko, M. A. Kozuleva, A. A. Klaus, N. L. Pshybytko, V. V. Kusnetsov. Plant Physiol. Biochem., 194 (2023) 246-262

28. I. Enami, M. Kitamura, T. Tomo. Biochim. Biophys. Acta, 1186, N 1 (1994) 52-58

29. S. Z. Tóth, J. T. Puthur, V. Nagy, G. Garab. Plant Physiol., 149, N 3 (2009) 1568-1578

30. D. V. Yanykin, A. A. Khorobrykh, S. A. Khorobrykh, N. L. Pshybytko, V. V. Klimov. Photosynth. Res., 117, N 1–3 (2013) 367-374

31. P. Mohanty, B. Vani, J. S. S. Prakash. Z. Naturforsch, 57 (2002) 836-842

32. S. Nellaepalli, N.R. Mekala, O. Zsiros, P. Mohanty, R. Subramanyam. Biochim. Biophys. Acta: Bioenergetics, 1807, N 9 (2011) 1177-1184

33. N. R. Baker, E. Rosenqvist. J. Exp. Bot., 55 (2004) 1607-1621

34. S. Mathur, D. Agrawal, A. Jajoo. J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 137 (2014) 116-126

35. A. K. Singh, G. S. Singhal. Photosynthetica, 36 (1999) 433-440

36. V. Dogra, C. Kim. Plant Signal. Behav., 14, N 11 (2019) 1656037

37. D. Nash, M. Miyao, N. Murata. Biochim. Biophys. Acta, 807 (1985) 127-133

38. N. Pshybytko, J. Kruk, L. Kabashnikova, K. Strzalka. Biochim. Biophys. Acta, 1777 (2008) 1393-1399

39. Y. Marutani, Y.Yamauchi, Y. Kimura. Planta, 236 (2012) 753-761

40. S. Katoh, A. San Pietro. Arch. Biochem. Biophys., 122 (1967) 144-152

41. N. Boucher, J. Harnois, R. Carpentier. Biochem. Cell Biol., 68 (1990) 999-1004

42. K. Yan, P. Chen, H. Shao, C. Shao, S. Zhao, M. Brestic. PLoS One, 8, N 5 (2013) e62100

43. R. Zhang, T. D. Sharkey. Photosynth. Res., 100 (2009) 29-43

44. M. Brestic, M. Zivcak, K. Kunderlikova, S. I. Allakhverdiev. Photosynth. Res., 130, N 1–3 (2016) 251-266

45. Y. Sun, C. Frankenberg, J. D. Wood, D. S. Schimel, M. Jung, L. Guanter, D. T. Drewry, M. Verma, A. Porcar-Castell, T. J. Griffis, L. Gu, T. S. Magney, P. Köhler, B. Evans, K. Yuen. Science, 358, N 6360 (2017) 5747

46. N. Pshybytko, J. Kruk, E. Lysenko, K. Strzalka, V. Demidchik. Env. Exp. Bot., 206 (2023) 105151

47. S. Wada, D. Takagi, C. Miyake, A. Makino, Y. Suzuki. Int. J. Mol. Sci., 20 (2019) 2068

48. M. R. S. Krishnamani, M. Lakshmanan. Can. J. Bot., 54, N 11 (2011) 1257-1263

49. G. Nogués, S. Kadener, P. Cramer, D. Bentley, A. R. Kornblihtt. J. Biol. Chem., 277 (2002) 43110-43114

50. C. Dong, L. Chen, J. Feng, J. Xu, S. Mahboob, K. Al-Ghanim, X. Li, P. Xu. PLoS One, 11 (2016) e0166160

51. Z. Katanić, S. Mlinarić, N. Katanić, J. Ćosić, V. Španić. Agronomy, 11 (2021) 2415

52. S. Chaturvedi, N. Beutler, G. Vasen, M. Pablo, X. Chen, G. Calia, L. Buie, R. Rodick, D. Smith, T. Rogers, L. S. Weinberger. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 119, N 39 (2022) e2204624119

53. F. A. Santos, V. S. Rao. Phytother. Res., 14, N 4 (2000) 240-244

54. S. Francesconi, G. M. Balestra. PLoS One, 15, N 6 (2020) e0235482

55. N. L. Pshibytko, L. A. Zenevich, L. F. Kabashnikova. Russ. J. Plant Physiol., 53, N 1 (2006) 25-31

56. C. Klughammer, U. Schreiber. PAM Appl. Notes, 1 (2008) 11-14

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

58. C. Klughammer, U. Schreiber. Photosynth. Res., 128 (2016) 195-214

59. N. R. Baker, J. Harbinson, D. M. Kramer. Plant Cell Env., 30 (2007) 1107-1125

60. P. Joliot, A. Joliot. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102 (2005) 4913-4918

61. P. Joliot, A. Joliot. Biochim. Biophys. Acta, 1757 (2006) 362-368

62. S. Govindachary, C. Bigras, J. Harnois, D. Joly, R. Carpentier. Photosynth. Res., 94 (2007) 333-345

63. C. Miyake. Antioxidants (Basel), 9, N 3 (2020) 230

64. N. Bukhov, E. Egorova, R. Carpentier. Planta, 215 (2002) 812-820

65. N. G. Bukhov, C. Wiese, S. Neimanis, U. Heber. Photosynth. Res., 59 (1999) 81-93 [66] M. X. Jin, Z. T. Yao, H. Mi. Photosynthetica, 39, N 3 (2001) 419-425

66. K. Kadota, R. Furutani, A. Makino, Y. Suzuki, S. Wada, C. Miyake. Plants, 8, N 6 (2019) 152

67. T. Ogawa, K. Kobayashi, Y. Y. Taniguchi, T. Shikanai, N. Nakamura, A. Yokota, Y. N. Munekage. Plant Physiology, 191, N 4 (2023) 2288-2300

68. M. Ma, Y. Liu, C. Bai, Y. Yang, Z. Sun, X. Liu, S. Zhang, X. Han, J. W. H. Yong. Front. Plant Sci., 12 (2021) 702196

69. T. G. Laughlin, A. N. Bayne, J. F. Trempe. Nature, 566 (2019) 411-414

70. Y. Munekage, M. Hojo, J. Meurer, T. Endo, M. Tasaka, T. Shikanai. Cell, 110 (2002) 361-371

71. Y. Munekage, M. Hashimoto, C. Miyake, K. I. Tomizawa, T. Endo, M. Tasaka. Nature, 429 (2004) 579-582

72. Q. Li, Z. J. Yao, H. Mi. Front. Plant Sci., 7 (2016) 285