Dynamika změn obsahu pigmentů lutein epoxidového cyklu u jehlic smrku vystaveného rozdílným světelným podmínkám

Sandra CHARVÁTOVÁ

Bachelor's thesis

Dynamics in lutein epoxide cycle pigments content of spruce seedlings exposed to different light conditions

Abstract:

U vyšších rostlin byly doposud popsány dva xantofylové cykly, které jsou nedílnou součástí rostlinné fotoprotekce. Všudypřítomný violaxanthinový cyklus a druhově závislý lutein-epoxidový cyklus, který je doposud málo prozkoumán. Tato práce se zabývala vztahem mezi kultivačními světelnými podmínkami a obsahem pigmentů lutein-epoxidového a violaxanthinového cyklu a celkovou dynamikou (rychlostí aktivace a relaxace) těchto dvou cyklů u jehlic smrku ztepilého (Picea abies L.). Mimo to byl zkoumán také vliv zvýšené teploty (v kombinaci se saturačními pulzy) na de-epoxidaci lutein-epoxidu a violaxanthinu. Množství pigmentů bylo stanovováno metodou HPLC. Výsledky experimentů u smrku ztepilého prokázaly předpokládanou závislost míry kumulace lutein-epoxidu a violaxanthinu na intenzitě kultivačního záření a dále také, že dynamika lutein-epoxidového cyklu měla charakter tzv. zkráceného cyklu. Tyto experimenty byly doplněny o analýzu pigmentů u listů okurky seté (Cucumis sativus L.), která je jednou z mála bylin, které jsou schopny syntézy lutein-epoxidu. Důvodem jejího začlenění do této práce byla možnost porovnání míry kumulace tohoto pigmentu u jehlic smrku a listů okurky kultivovaných za stejných světelných podmínek. Porovnání výsledků prokázalo mnohonásobně vyšší množství lutein-epoxidu u listů okurky a zároveň nepotvrdilo hypotézu o souvislosti mezi kumulací ?-karotenu a schopností syntézy lutein-epoxidu.

Abstract:

In higher plants have been so far described two xanthophyll cycles, that are an integral part of the photoprotection in plants. Ubiquitous violaxanthin cycle and species-specific lutein-epoxide cycle, which is still not understood in depth. This work dealt with the relationship between cultivation light conditions and the contents of the lutein-epoxide and violaxanthin cycle pigments and with dynamics (rate of activation and relaxation) of these two cycles in spruce needles (Picea abies L.). Besides it has been studied the influence of elevated temperature (in combination with saturating pulses) on de-epoxidation of lutein-epoxide and violaxanthin. The amount of pigments was determined by HPLC. Results of experiments with spruce showed that the lutein-epoxide and violaxanthin contents depended on the intensity of the cultivation irradiance and that the dynamics of the lutein-epoxide cycle had the character of a so-called truncated cycle. These experiments were supplemented by pigment analysis of leaves of cucumber (Cucumis sativus L.), which is one of the few herbaceous plants, that are capable of synthesizing lutein-epoxide. The reason for its inclusion in this work was the possibility of comparing the degree of cumulation of this pigment in spruce needles and cucumber leaves cultivated under the same light conditions. Comparison of the results showed a much higher amount of lutein epoxide in cucumber leaves and did not confirm the hypothesis about the association between ?-carotene accumulation and lutein-epoxide synthesis.

Keywords

Karotenoidy, biosyntéza karotenoidů, zeaxanthin epoxidáza, violaxanthin de-epoxidáza, fotoprotekce, světelný stres

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2017
• Supervisor: Mgr. Zuzana Materová

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Physics / Biophysics