Влияние фитохромной системы на фотосинтетический аппарат высших растений при фотоингибировании

Введение
В процессе роста и развития растения подвергаются воздействию стрессовых факторов различной природы. В ответ на эти воздействия в растении развивается стрессовая реакция, которая приводит к ингибированию и даже подавлению фотосинтетических и многих других процессов.
Свет высокой интенсивности является одним из основных стрессовых факторов, которые проявляются как при выращивании растений как в полевых условиях, так и в закрытом грунте. При этом нужно знать при каких световых условиях можно снизить свет-индуцированное фотоингибирование фотосинтеза. Для этого важно понять роль различных фоторецепторов, прежде всего, фитохромов в регуляции фотоингибирования.

Фотоингибирование. Мишени повреждения фотосинтетического аппарата
Фотоингибирование – это светоиндуцируемое снижение фотосинтетической активности растения при высокой интенсивности света, когда поток световой энергии превышает способности хлоропластов использовать ее в фотохимических реакциях.
Мишени повреждения
Кислород-выделяющий комплекс (КВК), пластохиноновый пул
Реакционный центр фотосистемы 2 (РЦ ФС 2)
Система биосинтеза
фотосинт. белков (D1 и др.)
Активация фитохромной системы может привести к снижению содержания АФК и усилению поглощения падающего света за счет внутреннего оптического фильтра ( молекулы каротиноидов и антоцианов)
УФ, свет высокой инт.
КС
высокой инт.
АФК

Цель и задачи
Цель - изучение влияния фитохромной системы на устойчивость фотосинтетического аппарата к действию света высокой интенсивности.
Задачи:
Исследовать влияние света высокой интенсивности (СВИ) на активность фотосистемы 2 (ФС 2) и скорость фотосинтеза в растениях арабидопсиса дикого типа и мутантов с дефицитом различных фитохромов при разном содержании активной формы фитохрома.
Исследовать изменения баланса оксидантов и антиоксидантов, а также содержания различных пигментов в листьях арабидопсиса и салата при действии СВИ.
Исследовать влияние повышенного содержания активной формы фитохрома в реактивации фотоповреждения ФС 2 растений, облученных СВИ.
Исследовать влияние ингибиторов биосинтеза белков на ингибирование фотосинтеза.
Изучить влияние изменений содержания активной формы фитохрома на активность ключевых ферментов цикла Кальвина в условиях фотоингибирования.

Арабидобсис (Arabidopsis thaliana)
Материалы
Объекты исследования: растений арабидопсиса (Arabidopsis thaliana) дикого типа и мутанты (hy2, DM), салат (Lactuca sativa L.) и пшеница (Tríticum L.)
Салат (Lactuca sativa L.)

Активность фотосистемы 2 будет определяться с помощью метода переменной флуоресценции хлорофилла α.
Измерение скорости фотосинтетического газообмена будет осуществляться с помощью ИК – газоанализатора.
Спектрофотометрическое определение содержания фотосинтетических и УФ-поглощающих пигментов в листьях растений.
Оценка содержания перекиси водорода будет сделана методом люминол-зависимой хемилюминесценции.
Транскрипционная активность генов антиоксидантных ферментов и фотосинтетических белков будет оцениваться с помощью метода RT-PCR.
Методы

За 1 семестр обучения
Были поставлены следующие задачи: подобрать условия для наблюдения фотоингибирования на растениях, освоить методы переменной флуоресценции хлорофилла α (JIP-test, PAM-флуориметрия), кондуктометрии и спектрофотометрии, провести обзор литературы по теме НИР.
За отчетный период были подобраны условия, при которых мы бы наблюдали эффект фотоингибирования на разных культурах (арабидопсис, салат, пшеница). Освоены методы переменной флуоресценции хлорофилла α (JIP-test, PAM-флуориметрия), кондуктометрии и частично спектрофотометрии. Сделан обзор литературы по теме НИР. На момент аттестации были сданы 1 экзамен и 1 зачет.