Odolnost fotosyntetického aparátu rostlin Arabidopsis thaliana kultivovaných na zeleném světle vůči působení akutního světelného stresu

Bc. Sandra CHARVÁTOVÁ

Master's thesis

The resistance of the photosynthetic apparatus of green light-grown Arabidopsis thaliana to acute light stress

Abstract:

Světelné podmínky, zahrnující intenzitu světla, jeho kvalitu a fotoperiodu, mají velký vliv na růst a vývoj rostlin, a zejména pak na jejich fotosyntézu. Zelený vzhled rostlin, způsobený reflektancí vlnových délek v rozmezí 500-600 nm, může vzbuzovat dojem, že zelené světlo není rostlinami příliš využíváno, což však není pravda. Tato práce se zabývá vztahem mezi zeleným kultivačním světlem a odolností fotosyntetického aparátu rostlin vůči působení akutního světelného stresu. Pro experiment této práce byly použity rostliny Arabidopsis thaliana, které byly kultivovány za různých světelných podmínek (bílé světlo - 100 ?mol m-2 s-1; zelené světlo - 100 ?mol m-2 s-1; zelené světlo - 400 ?mol m-2 s-1). HPLC analýza fotosyntetických pigmentů prokázala u rostlin kultivovaných na zeleném světle kumulaci chlorofylů sne plně redukovaným postranním fytolovým řetězcem. Tyto rostliny také vykazovaly výrazně nižší efektivitu fotochemických reakcí fotosystému II (parametr FV/FM) a vyšší citlivost vůči působení světelného stresu (bílé světlo - ~900 ?mol m-2 s-1), přitom u rostlin kultivovaných při zeleném světle s nižší intenzitou během působení tohoto stresu probíhala de-epoxidace pigmentů xantofylového cyklu v nižší míře oproti kontrole. Dále byl spektrofotometricky analyzován obsah a celková antioxidační aktivita volných fenolických látek. Tyto parametry byly urostlin kultivovaných na zeleném světle závislé na intenzitě kultivačního světla - rostliny kultivované na vyšší ozářenosti vykazovaly vyšší obsah volných fenolických látek, který byl přibližně stejný jako u kontroly.

Abstract:

Light environment, including light intensity, quality and photoperiod, has a profound effect on plant growth and development, and especially photosynthesis of plants. Green appearance of plants, caused by their reflectance of wavelenghts in the 500-600 nm range, might give impression that green light is not much used by plants, but it is not true. This work deal with the relationship between green cultivation light and the resistance of the photosynthetic apparatus to acute light stress. For the experiment of this work, Arabidopsis thaliana plants cultivated under different light conditions (white light - 100 ?mol m-2 s-1; green light - 100 ?mol m-2 s-1; green light - 400 ?mol m-2 s-1) were used. HPLC analysis of photosynthetic pigments proved cumulation of chlorophylls with not fully reduced side phytol chain in green light-grown plants. This plants also showed significantly lower photochemical efficiency of photosystem II (FV/FM parameter) and higher sensitivity to light stress (white light - ~900 ?mol m-2 s-1), while during this stress the de-epoxidation of the xanthophyll cycle pigments in plants grown under green light with intensity of 100 ?mol m-2 s-1 was lower than in control plants. Furthermore, the content and total antioxidant capacity of free phenolic compounds was analyzed spectrophotometricaly. These parameters in green light-grown plants were dependent on the intensity of the cultivation light - plants cultivated under higher irradiance showed a higher content of free phenolic compounds, which was approximately the same as in the control.

Keywords

Kvalita světla, zelené světlo, chlorofyl, fytolový řetězec, geranylgeranyl reduktáza, světelný stres, karotenoidy, antioxidanty.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2019
• Supervisor: Mgr. Michal Štroch, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Applied Physics / Biophysics