Оценка электрохимического потенциала тилакоидных мембран в проростках Hordeum vulgare L. разного возраста при тепловом стрессе с использованием метода дифференциальной абсорбционной спектроскопии

С использованием метода дифференциальной абсорбционной спектроскопии и технологии регистрации электрохромного сдвига поглощения пигментов оценен электрохимический потенциал  на тилакоидной мембране и его составляющие в первых листьях 4-, 7- и 11-дневных проростков Hordeum vulgare L. Установлено, что в ходе онтогенеза первого листа протон-движущая сила снижается и повышается доля ее электрической составляющей. Воздействие повышенной температуры (40 °С, 3 ч) уменьшает электрохимический потенциал, протонный градиент и проводимость тилакоидной мембраны для протонов, а также повышает электрический потенциал на тилакоидной мембране в молодых 4-дневных проростках. В 7-дневных листьях, обладающих полностью сформированным фотосинтетическим аппаратом, существенных изменений в формировании электрохимического потенциала на тилакоидной мембране в результате тепловой обработки в течение 3 ч при 40 °С не выявлено. В стареющем первом листе 11-дневных проростков обнаружено термоиндуцированное снижение электрической составляющей протон-движущей силы и повышение транстилакоидного протонного градиента. Сделан вывод о различной реакции электрохимического потенциала тилакоидных мембран на тепловое воздействие в проростках Hordeum vulgare L. разного возраста.

1. M. Janni, E. Maestri, M. Gullì, M. Marmiroli, N. Marmiroli. Front Plant Sci., 14 (2024) 1297569

2. S. Mathur, D. Agrawal, A. Jajoo. J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 137 (2014) 116—126 [3] Y. Niu, Y. Xiang. Front. Plant Sci., 9 (2018) 915

3. C. Pastenes, P. Horton. Plant Physiol., 112, N 3 (1996) 1253—1260

4. D. Nash, M. Miyao, N. Murata. Biochim. Biophys. Bioenergetics, 807, N 2 (1985) 127—133

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

6. M. Yoshioka, S. Uchida, H. Mori, K. Komayama, S. Ohira, N. Morita, T. Nakanishi, Y. Yamamoto.

7. J. Biol. Chem., 281 (2006) 21660—21669

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

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

10. Н. Л. Пшибытко. Журн. прикл. спектр., 91, № 2 (2024) 264—272 [N. L. Pshybytko. J. Appl. Spectr., 91, N 2 (2024) 342—348]

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

12. 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 (2017) 6360

13. W. Huang, Y.-J. Yang, S.-B. Zhang, T. Liu. Front Plant Sci., 9 (2018) 239

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

15. L. Wang, K. B. Ma, Z. G. Lu, S.-X. Ren, H.-R. Jiang, J.-W. Cui, G. Chen, N.-J. Teng, H.-M. Lam, B. Jin. BMC Plant Biol., 20 (2020) 86

16. Н. Л. Пшибытко, Л. Н. Калитухо, Н. Б. Жаворонкова, Л. Ф. Кабашникова. Биол. мембраны, 20, № 2 (2003) 121—127

17. X. W. Zhang, J. P. Li, A. L. Liu, J. Zou, X. Zhou, J. Xiang, W. Rerksiri, Y. Peng, X. Xiong, X. Chenet. PloS One, 7, N 11 (2012) e49652

18. D. E. Marias, F. C. Meinzer, C. Still. Trees, 31, N 3 (2017) 1091—1099

19. A. Kanojia, S. Gupta, M. Benina, A. R. Fernie, B. Mueller-Roeber, T. Gechev, P. P. Dijkwel. J. Exp. Bot., 71, N 20 (2020) 6340—6354

20. U. Armbruster, V. C. Galvis, H.-H. Kunz, D. D. Strand. Curr. Opin. Plant Biol., 37 (2017) 56—62

21. S. Wilson, M. P. Johnson, A. V. Ruban. Plant Physiol., 187, N 1 (2021) 263—275

22. W. Junge, H. T. Witt. Z. Naturforsh., 23b (1968) 244—254

23. J. A. Cruz, T. J. Avenson, A. Kanazawa, K. Takizawa, G. E. Edwards, D. M. Kramer. J. Exp. Bot., 56 (2005) 395—406

24. E. Weis. Plant Physiol., 70, N 4 (1982) 1530—1534

25. I. Yordanov, T. Tsonev, V. Goltsev. Photosynthetica, 33, N 3-4 (1997) 423—431

26. Н. Г. Бухов, Н. Буше, Р. Карпантье. Физиология растений, 44, N 4 (1997) 605—612

27. T. D. Sharkey. Plant Cell Environ., 28 (2005) 269—277

28. S. A. Khorobrykh, M. Karonen, E. Tyystjärvi. FEBS Lett., 589 (2015) 779—786

29. U. Heber, N. G. Bukhov, S. Neimanis, Y. Kobayashi. Plant Cell Physiol., 36 (1995) 1639—1647

30. E. Weis. Planta, 151, N 1 (1981) 33—39

31. N. G. Bukhov, G. Samson, R. Carpentier. Photochem. Photobiol., 72, N 3 (2000) 351—357

32. M. Krishnan-Schmieden, P. E. Konold, J. T. M. Kennis. Nature Commun., 12 (2021) 2291

33. J. Amaral, A. K. M. Lobo, E. Carmo-Silva. New Phytologist, 241 (2024) 35—51

34. M. D. L. Trinh, S. Masuda. Front. Plant Sci., 13 (2022) 919896

35. J. A. Cruz, C. A. Sacksteder, A. Kanazawa, D. M. Kramer. Biochemistry, 40 (2001) 1226—1237

36. D. M. Kramer, J. A. Cruz, A. Kanazawa. Trends Plant Sci., 8 (2003) 27—32

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

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

39. M. Lösche, G. Feher, M. Y. Okamura. The Photosynthetic Bacterial Reaction Center, Eds. J. Breton and A. Verméglio, New York-London, Plenum Press (1988) 151—164

40. U. Schreiber, C. Klughammer. PAM Appl. Notes, 10 (2008) 1—10

41. Н. Л. Пшибытко, Л. Н. Калитухо, Н. Б. Жаворонкова, Л. Ф. Кабашникова. Физиология растений, 51, N 1 (2004) 20—26

42. G. A. Davis, A. W. Rutherford, D. M. Kramer. Philos. Trans. R Soc. B Biol. Sci., 372 (2017) 20160381

43. G. N. Johnson. Biochim. Biophys. Acta, 1807 (2011) 384—389

44. W. J. Nawrocki, N. J. Tourasse, A. Taly, F. Rappaport, F. A. Wollman. Annu. Rev. Plant Biol., 66 (2015) 49—74

45. K. Takizawa, A. Kanazawa, D. M. Kramer. Plant Cell Environ., 31 (2008) 235—243

46. H.-H. Kunz, U. Armbruster, S. Muhlbauer, J. de Vries, G. A. Davis. New Phytologist (2024), doi: 10.1111/nph.19661

47. Y. Cao, Y. Pan, H. Huang. Nature, 496 (2013) 317—322

48. M. Uflewski, T. Rindfleisch, K. Korkmaz. Nature Commun., 15 (2024) 2792

49. W. Yamori, T. Shikanai. Annu. Rev. Plant Biol., 67 (2016) 81—106

50. N. L. Pshybytko, L. N. Kalituho, L. F. Kabashnikova. Bulg. J. Plant Physiology, Special issue. Proc. Eur. Workshop on Environmental Stress and Sustainable Agriculture (2003) 304—313

51. M. Li, V. Svoboda, G. Davis, D. Kramer, H. H. Kunz, H. Kirchhoff. Nature Plants, 7 (2021) 979—988

52. T. Hagino, T. Kato, G. Kasuya, K. Kobayashi, T. Kusakizako, S. Hamamoto, T. Sobajima, Y. Fujiwara, K. Yamashita, H. Kawasaki. Nature Commun., 13 (2022) 2505