Inhibice fyziologických procesů polárních autotrofů stresovými faktory prostředí studovaná pomocí indukované fluorescence chlorofylu

Mgr. Kateřina Trnková, Ph.D.

Doctoral thesis

Inhibition of physiological processes in polar autotrophs by environmental stress factors studied by induced chlorophyll fluorescence

Abstract:

Tématem předložené disertační práce je studium vlivu různých stresových faktorů (vysychání, UV-B záření a nízkých teplot) na fotosyntetický aparát polárních lišejníků a terestrických sinic in vivo. Tématem je zároveň využitelnost rostlinně fyziologických metod založených na indukované fluorescenci chlorofylu při výzkumu účinků těchto stresových faktorů. Disertační práce shrnuje výsledky čtyř odborných článků zaměřených na účinky dehydratačního stresu ve stélkách lišejníků rodu Umbilicaria (Barták et al., 2015) a koloniích sinic Nostoc commune (Trnková et Barták, 2017), účinky UV-B záření na převážně sinicemi tvořené biologické půdní krusty (Trnková et Tschense, 2019) a vliv různých teplot na fotosyntetické procesy lišejníkové symbiotické řasy Trebouxia erici v průběhu lineárního ochlazování i vícedenní kultivace (Hájek et al., 2021). Při sledování účinků těchto stresových faktorů na fotosyntetický aparát autotrofů byly využity metody rychlé indukční kinetiky fluorescence chlorofylu (OJIP), pomalé Kautského kinetiky indukované fluorescence chlorofylu doplněné o metodu saturačních pulsů. Metodické postupy byly doplněny o měření indexů spektrální odrazivosti, což je podobně jako indukovaná fluorescence chlorofylu moderní, neinvazivní a opakovatelná metoda k determinaci fyziologického stavu fotosystémů in vivo. Mezi výsledky publikované a diskutované v této práci patří mimo jiné kritická hodnota relativního obsahu vody ve stélce pro primární procesy fotosyntézy lišejníků rodu Umbilicaria a sinice rodu Nostoc, použitelnost indexů spektrální odrazivosti pro výzkum fyziologického stavu těchto dvou rodů organismů, druhové složení biologických půdních krust z ostrova Jamese Rosse a mezidruhové rozdíly v odolnosti půdních sinic vůči UV-B nebo optimální kultivační teplota pro izolovanou lišejníkovou řasu Trebouxia erici.

Abstract:

The thesis is thematically focused on the research of environmental stress factors (desiccation, low temperature and UV-B radiation) effects on the photosynthetic apparatus of polar lichens and terrestrial cyanobacteria in vivo. The second topic of the thesis is the exploitation of plant physiological methods based on induced chlorophyll fluorescence in the research on the effects of these stress factors. The thesis summarizes the results of four scientific papers focused on dehydration effects on lichens of genus Umbilicaria (Barták et al., 2015) and colonial cyanobacterium Nostoc commune (Trnková et Barták, 2017), UV-B radiation effects on cyanobacterial soil crusts (Trnková et Tschense, 2019) and the effects of various temperatures on lichen symbiotic alga Trebouxia erici during linear cooling treatment and several-days-long cultivation (Hájek et al., 2021). To monitor the effects of these stress factors on the photosynthetic apparatus, fast chlorophyll fluorescence kinetics (OJIP) and slow Kautsky kinetics combined with saturation pulses were used. These methods were supplemented with spectral reflectance indices measurements, that are similarly to chlorophyll fluorescence measurements considered a modern, non-invasive and repetitive method to determinate physiological state of photosystems in vivo. Among the results published and discussed in this thesis several important ones should be mentioned, e.g. critical value of relative water content for primary photosynthetic processes in Umbilicaria lichens and cyanobacterium Nostoc sp., usability of spectral reflectance indices to monitor physiological state of these two organisms, species composition of biological soil crusts from James Ross island and interspecific differences of the soil cyanobacteria in UV-B resistance, and optimum temperature for cultivation of lichen symbiotic alga Trebouxia erici.

Keywords

lišejníky, sinice, fluorescence chlorofylu, spektrální odrazivost, vysychání, ultrafialové záření, nízké teploty, stresová fyziologie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 9. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 16. 11. 2021
• Supervisor: prof. Ing. Miloš Barták, CSc.
• Reader: prof. Ing. Josef Elster, CSc., doc. RNDr. Linda Nedbalová, Ph.D., Mgr. Alica Hindáková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Plant Anatomy and Physiology / Plant Anatomy and Physiology