Studying the diurnal and seasonal acclimation of photosystem II using chlorophyll-a fluorescence
Porcar-Castell A. (2008). Studying the diurnal and seasonal acclimation of photosystem II using chlorophyll-a fluorescence. https://doi.org/10.14214/df.69
Tiivistelmä
Pieni osa fotosynteesin valoreaktioissa sidotusta energiasta säteilee takaisin ilmiössä jota kutsutaan klorofyllin fluoresenssiksi. Fluoresenssi ja fotosynteesin valokemialliset reaktiot kilpailevat fotosysteemi II:n (PSII) sitomasta energiasta. Tämän ilmiön vuoksi valokemiallisissa reaktioissa tapahtuvia muutoksia voidaan havaita analysoimalla klorofyllin fluoresenssia. Fluoresenssitekniikan avulla pystytään seuraamaan PSII:ssa sidotun energian jakautumista valokemiallisiin ja ei-valokemiallisiin (esim. energian poistuminen lämpönä) prosesseihin vuorokausi- ja kasvukausitasolla. Tätä sidotun valoenergian jakautumisesta eri prosesseihin voidaan käyttää kasvin fysiologisen tilan ja kunnon indikaattorina eri osissa kasvia tai eri aikoina. Vaikka tekniikka on yleisesti käytössä, monet tekniset ja teoreettiset ongelmat rajoittavat yhä fotosynteesin valoreaktioiden mukautumisen tutkimista klorofylli fluoresenssin avulla. Tämän työn tavoitteena oli kehittää ja testata uusia menetelmiä fluoresenssitekniikan hyödyntämiseen, ja näiden menetelmien avulla tutkia PSII mukautumista sekä vuorokausi- että vuodenaikaistasolla. Työssäni kehitin uuden laskennallisen mallin, jonka avulla voidaan kuvata PSII:n mukautumista valon intensiteetin nopeisiin muutoksiin. Mallin avulla oli mahdollista analysoida elektroninsiirtoketjun nopeuden mukautumista valon intensiteetin nopeisiin muutoksiin. Tämän lisäksi kehitin uudenlaiset klorofyllin fluoresenssia kuvaavat laskennalliset parametrit, joiden avulla voi estimoida kvantitatiivisesti fotosynteesin valokemiallisten ja ei-valokemiallisten prosessien vuodenaikaista mukautumista. Näitä parametreja käytettiin tutkimuksessa, jossa analysoitiin valon ja lämpötilan yhteisvaikutuksia valoreaktioiden vuodenaikaiseen mukautumiseen. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että valon määrä vaikutti männyllä sekä lämpötilan muutokseen mukautumisen voimakkuuteen että itse muutosnopeuteen. Talvella zeaxanthin-välitteinen lämmönmuodostus osoittautui pääasialliseksi mekanismiksi, joka sääteli lämpönä heijastuvan energian määrää männyllä. Viimeisessä osatutkimuksessani yhdistin PSII:n vuorokautisen ja vuodenaikaisen mukautumisen säätelymekanismit hyödyntäen vasta kehitettyä mittalaitetta MONI-PAM (Walz GmbH, Germany). Laitteella pystyy seuraamaan fluoresenssia pitkäaikaisesti huomattavalla tarkkuudella.
Avainsanat
mänty;
energian jakaantuminen;
F<sub>o</sub>;
F<sub>m</sub>;
k<sub>NPQ</sub>;
k<sub>P</sub>;
maastomittaukset;
valoreaktiot;
yhteyttäminen;
kevään herääminen
-
Porcar-Castell,
University of Helsinki, Department of Forest Ecology
Sähköposti
joan.porcar@helsinki.fi
Julkaistu 19.8.2008
Katselukerrat 4203
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.69 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Porcar-Castell, A., Bäck, J., Juurola, E. & Hari, P. 2006. Dynamics of the energy flow through photosystem II under changing light conditions: a model approach. Functional Plant Biology 33(3): 229-239.
https://doi.org/10.1071/FP05133
Porcar-Castell, A., Juurola, E., Nikinmaa, E., Berninger, F., Ensminger, I. & Hari, P. 2008. Seasonal acclimation of photosystem II in Pinus sylvestris. I. Estimating the rate constants of sustained thermal energy dissipation and photochemistry. Tree Physiology 28: 1475-1482.
http://heronpublishing.com/tree/summaries/volume28/a28-1475.html
Porcar-Castell A., Juurola, E., Ensminger, I., Berninger, F., Hari, P. & Nikinmaa, E. 2008. Seasonal acclimation of photosystem II in Pinus sylvestris. II. Using the rate constants of sustained thermal energy dissipation and photochemistry to study the effect of the light environment. Tree Physiology 28: 1483-1491.
http://heronpublishing.com/tree/summaries/volume28/a28-1483.html
Porcar-Castell, A., Pfündel, E., Korhonen, J.F.J. & Juurola, E. 2008. A new monitoring PAM fluorometer (MONI-PAM) to study the short- and long-term acclimation of photosystem II in field conditions. Photosynthesis Research 96: 173-179.
