Vliv akumulace geranylgeranylovaných chlorofylů na fotostabilitu thylakoidních membrán u rostlin aklimovaných na zelené světlo

Daniel DUDA

Bachelor's thesis

Effect of geranylgeranylated chlorophylls accumulation on the photostability of thylakoid membranes in plants acclimated to green light

Abstract:

Pigmenty navázané v protein-pigmentových komplexech ovlivňují strukturně-funkční vlastnosti thylakoidní membrány. Při aklimaci rostlin na zelené světlo dochází k akumulaci derivátů chlorofylu a a b, kvůli snížené aktivity geranylgeranyl-reduktázy. Tyto deriváty chlorofylu mají více dvojných vazeb na fytylovém řetězci. Jedná se především o derivát chlorofylu s geranylgeraniolem místo fytolu. Tato práce se zabývá vlivem derivátů chlorofylu a a b na fotostabilitu thylakoidní membrány. Pro experiment byly aklimovány rostliny Arabidopsis thaliana na zeleném (100 ?mol?m?2?s?1) a pro porovnání na bílém světle (100 ?mol?m?2?s?1). Výsledky potvrzují, že rostliny aklimované na zeleném světle mají větší poměr světlosběrných antén k reakčních center než u kontrolních vzorků aklimované na bílém světle. Rostliny aklimované na zeleném a bílém světle byly vystaveny fotoinhibiční ozářenosti a v jejím průběhu byla sledována změna parametrů měřené: parametry fotosystémů I a II, obsahy chlorofylu a, b a jejich derivátů. Bylo zjištěno, že v listech Arabidopsis aklimovaných na zeleném světle relativní množství derivátů chlorofylu a i b klesalo a naopak relativní množství fytylovaného chlorofylu vzrůstalo, což je pravděpodobně způsobeno obnovení činnosti geranylgeranyl-reduktázy. Z naměřených parametrů PSII a PSI v průběhu fotoinhibiční ozářenosti vychází, že u rostlin na zeleném světle dochází odpojená část světlosběrných antén. Nebylo pozorováno snížení fotostability u rostlin aklimovaných na zeleném světle oproti kontrolním vzorkům aklimovaných na bílém světle.

Abstract:

Pigments bonded in protein-pigment complexes affect the structural-functional properties of the thylakoid membrane. Plants acclimated under green light accumulate derivatives of chlorophyll a and b because of reduced geranylgeranyl reductase activity. These chlorophyll derivatives have multiple double bonds along the phytyl chain. It is primarily a chlorophyll derivative with geranylgeraniol instead of phytol. This work is focused onthe influence of derivatives of chlorophyll a and b on the photostability of the thylacoid membrane. Plants Arabidopsis thaliana were acclimated under green (100 ?mol?m-2?s-1) and under white light (100 ?mol?m-2?s-1) for this experiment. The results confirm that green light-aclimated plants have a greater ratio of light-collecting antennas to reaction centres than control samples acclimated under white light. Plants acclimated under green and white light were exposed to photoinhibitory irradiation at an intensity of 2,000 ?mol?m-2?s-1 and during this time a was observed change of measured parameters: parameters of photosystems I and II, amounts chlorophyll a, b and their derivatives. It was found that the leafs of Arabidopsis acclimated under green light have the relative amount of chlorophyll derivatives a and b decreased and, the relative amount of phyllated chlorophyll increased, which is probably due to the resumption of geranylgeranyl reductase activity. The PSII and PSI measured parameters during photoinhibitory irradiance indicate that a disconnected part of the light-harvesting antennas occurs in plants under green light. No reduction in photostability was observed in green light aclimated plants versus white light aclimated control samples.

Keywords

Thylakoidní membrána, chlorofyl, zelené světlo, geranylgeranyl-reduktáza, fytylový řetězec, světlosběrné antény

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 27. 5. 2022
• Supervisor: Mgr. Václav Karlický, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Biofyzika