Aktivace mechanismů nefotochemického zhášení absorbované radiační energie ve stélkách lišejníků v průběhu stresu způsobeného vysycháním

Bc. Alena Moudrá

Master's thesis

Activation of non-photochemical quenching mechanisms of absorbed light energy in lichen thalli exposed to desiccation stress

Abstract:

Cílem této diplomové práce je kvantifikace ochranných mechanismů, které se aktivují během vysychání stélek lišejníků. Ke zjistění těchto mechanismů bylo použito několik různých metod měření fluorescence chlorofylu. Jako první byl změřen kvantový výtěžek (ФII) fotochemických procesů ve fotosystému II (PSII) v několika růných druzích lišejníků a v nelichenizovaném Nostoc commune za účelem vyhodnocení vztahu mezi stupněm vyschnutí a aktivitou fotosyntézy. Zjištěné rozdíly mezi jednotlivými druhy jsou zřejmé ve vyhodnocení kvantového výtěžku fluorescence chlorofylu. Charakteristické křivky závislosti mezi kvantovým výtěžkem a vodním potenciálem jsou vyznačeny v grafech. Dále byl studován vztah mezi fotochemickými procesy a fotoochranými mechanismy v průběhu vysychání lupenitého lišejníku Lasallia pustulata. Stélky lišejníku vysychaly za pokojové teploty při ozáření o svítivosti buď 800 μmol m-2 s-1 (vysoká ozářenost) nebo 3.5 μmol m-2 s-1 (nízká ozářenost). V průběhu tohoto experimentu byl měřen stupeň vyschnutí za použití přístroje na měření rosného bodu WP4-T (Decagon, USA), a následně byl změřen kvantový výtěžek fotosyntézy za pomocí fluorometru Opti-Science společně s Kautského indukčními křivkami za použití saturačních pulzů (fluorometr PAM-2000). Hodnoty nefotochemického zhášení byly vypočteny z Kautského indukční kinetiky a obsah xanthofylů a chlorofylů byl zjištěn pomocí HPLC. Dle výsledků z HPLC analýzy byly nalezeny rozdíly u nefotochemického hášení (NPQ) a de-epoxidačního stavu pigmentů xanthofylového cyklu (DEPS) mezi experimentálním ovlivněním vysokou a nízkou ozářeností, avšak u obou variant byl patrný stejný trend. Hodnoty DEPS i NPQ stoupaly s postupným vyschnutím stélek lišejníku.

Abstract:

The aim of this diploma thesis is the quantification of protective mechanisms activated during the process of desiccation within the lichen thalli. To evaluate these mechanisms several different techniques of chlorophyll a fluorescence measurements were used. Firstly, the quantum yield (ФII) of photochemical processes of photosystem II (PSII) was measured in several lichen species and non-lichenised Nostoc commune to evaluate the relationship between the desiccation and the photosynthesis. The differences among measured lichen species have been shown in the evaluation of the quantum yield of Chl a fluorescence. The characteristic curves of the interdependence between the quantum yield and the water potential have been illustrated in graphs. The relationship between photochemical processes and photoprotective mechanisms during the desiccation in foliose lichen Lasallia pustulata was examined in detail. The thalli were drying at room temperature under photon flux density either 800 μmol m-2 s-1 (high light) or 3.5 μmol m-2 s-1 (low light). During this process the degree of desiccation was measured using Dewpoint Water Potential Meter WP4-T (Decagon, US) and the subsequent quantum yield of photosynthesis (fluorometer Opti-Science) together with Kautsky kinetics using the methodology of saturation pulses (fluorometer PAM-2000). The parameters of non-photochemical quenching were calculated from the Kautsky kinetics and the content of xanthophylls and chlorophylls was evaluated by HPLC. According to the data obtained by the HPLC analysis, there have been found differences within non-photochemical quenching and the de-epoxidation state of the xanthophyll cycle pigments between the high light and the low light experimental treatments, however both treatments have followed the same trend. Both DEPS and NPQ values increased with the progressive desiccation of the lichen thalli.

Keywords

lichen, fluorescence, non-photochemical quenching

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 6. 2009

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2009
• Supervisor: prof. Ing. Miloš Barták, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology