A FOTOSZINTÉZIS FÉNYINTENZITÁS-FÜGGŐ FOLYAMATAINAK VIZSGÁLATA GYOMNÖVÉNYEK D1 PROTEIN MUTÁNS ÉS VAD BIOTÍPUSAIN

 

1Lehoczki Endre, 2Váradi Gyula, 1Polyánka Hilda és 1Darkó Éva

1SZTE TTK Növénytani Tanszék, Szeged és 2FVM Szőlészeti és Borászati Kutatóintézete, Kecskemét

 

A D1 protein mutáns gyomnövények az atrazin rezisztencia mellett számos pleiotropikus tulajdonsággal is rendelkeznek, amelyek csak közvetve vagy egyáltalán nem értelmezhetőek a Ser264 ® Gly264 pontmutációval. Így például kimutatták, hogy az atrazin rezisztens növények fotoszintézise érzékenyebb a fénygátlásra, nagyobb a fényérzékenysége ,mint az atrazin szenzitív biotípusoké. A fotoszintézis folyamatainak egyik külső szabályozó tényezője a fény, melynek évszakos és napszakos intenzitás változásaihoz a növényeknek rövidebb és hosszabb távon is alkalmazkodniuk kell. A fényakklimatizációs/adaptációs folyamatokban fontos szerepet tulajdonítanak a kloroplasztiszokban lokalizált, xantofill ciklusként ismert fotoprotektív mechanizmusnak, amely biztosítja a pigment antenna rendszerek által elnyelt, de a fotokémiai folyamtokban nem hasznosuló napfény energia nem-fotokémiai úton történő elvezetését.

Részletesen megvizsgáltuk a xantofill ciklus aktivitás fényintenzitás függését Chenopudium album, , Epilobium adenocaulon, Erigeron canadensis, Senecio vulgaris, Solanum nigrum D1 protein mutáns és vad biotípusok fényadaptált egyedein. A biotípusok között nincs különbség xantofill ciklus pigmentek pool méretében, de a D1 protein mutáns biotípusokban a xantofill ciklus in vivo aktivitása mindenesetben kisebb, mint a vad biotípusokban. Az in vitro xantofill ciklus aktivitás mérések, valamint az in vivo paraquat kezelés hatására megfigyelhető xantofill ciklus aktivitás növekedés eredményei viszont azt mutatták, hogy nincs eltérés a biotípusok között. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a xantofill ciklus aktivitás csökkenése a D1 protein mutáns növényekben tapasztalható elektrontranszportlánc sebesség csökkenésével értelmezhető. Részletesen tanulmányoztuk a fenti növények fotoszintetikus tulajdonságait, fénytelítési görbéit, különös tekintettel a fotokémiai (qP) és nem-fotokémiai (NPQ) kioltási mechanizmusok hatékonyságára. A D1 protein mutáns növények qP és NPQ értékei a fotoszintetikus hatékonyság csökkenésére utalnak, különösen magasabb fényintenzitásoknál. Eredményeink alapján általánosítható az a feltételezésünk, hogy a D1 protein mutációval rendelkező, kétszikű, C3-as gyomnövények fényérzékenységét és fénygátlással szembeni érzékenységét döntően a xantofill-ciklus aktivitás csökkenése határozza meg.