Wpływ hipoksji na fluktuacje w zawartości jabłczanu, cytrynianu oraz nateżenie wymiany gazowej w gametoforach mchów

• Autorzy: Rut G. , Rzepka A. , Krupa J.

Warianty tytułu

EN

Effect of hypoxia on fluctuations in the contents of malate, citrate and intensity of gas exchange in moss gametophores

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mchy są roślinami o prostej budowie anatomicznej i występując w siedliskach charakteryzujących się dużą zmiennością czynników zewnętrznych, często narażone są na stres wywołany brakiem lub nadmiarem wody. Zalanie wodą powoduje zmianę w dostępności poszczególnych form rozpuszczalnego nieorganicznego węgla (DIC; dissolved inorganic carbon). W wyniku zalania wodą zmienia się charakter reakcji związanych z przemianami jabłczanu, cytrynianu oraz natężeniem wymiany gazowej w gametoforach mchów. Jabłczan oraz cytrynian odgrywają istotną rolę w wielu ważnych metabolicznych procesach przyczyniających się do prawidłowego przebiegu fotosyntezy, glikolizy, cyklu TCA i asymilacji azotu. Dobowe różnice w zawartości jabłczanu w gametoforach Polytrichum piliferum Hedw. były nieznaczne. Natomiast w gametoforach Mnium undulatum Hedw. stwierdzono istotne różnice w akumulacji jabłczanu między nocą a dniem. Warunki hipoksji (zalanie wodą) wywoływały wzrost dobowych oscylacji w stężeniu jabłczanu szczególnie w gametoforach P. piliferum. Fluktuacje w stężeniu cytrynianu powstającego w warunkach hipoksji wzrastają w gametoforach M. undulatum, natomiast oscylacje stężenia tego związku w P. piliferum są zbliżone do wartości kontrolnych. Czynniki stresowe powodują obniżenie intensywności fotosyntezy przy jednoczesnym wzroście natężenia oddychania. Zwiększone dobowe fluktuacje jabłczanu, w badanych gatunkach w warunkach hipoksji stanowić mogą ważny element strategii przystosowawczej do tych warunków.

EN

Mosses are plants of simple anatomy, occurring in habitats with considerable variability in external factors, where they are often exposed to stress resulting from either an excess or deficit of water. Submergence in water results in a varying availability of particular forms of dissolved inorganic carbon (DIC). As a result of submergence in water, the character of reactions associated with malate and citrate processes changes, as well as the intensity of gas exchange in the gametophores of mosses. Malate and citrate play an essential role in many important metabolic processes contributing to the correct course of photosynthesis, glycolysis, TCA cycle, and nitrogen assimilation. Diurnal fluctuations in the concentration of malate in the gametophores of Polytrichum pilifemm Hedw. were small. However In the gametophores of Mnium undulatum Hedw., significant differences in the accumulation of malate between day and night were found. The condition of hypoxia (submergence in water) caused the increase in daily oscillations in malate concentration, particularly in the gametophores of P. piliferum. The fluctuations in concentration of citrate under hypoxia stress increase in the gametophores of M. undulatum, whereas the oscillations of this compound in P. piliferum are similar to those in the control plants. Stress factors cause a decrease in photosynthesis intensity with a simultaneous increase in the intensity of respiration. The increased daily fluctuations of malate in the studied species under hypoxia, could constitute an important element of strategy adaptive to these conditions.

Słowa kluczowe

PL

fizjologia roslin; mchy; gametofory; jablczany; cytryniany; zmiany zawartosci; czynniki stresowe; niedotlenienie; wymiana gazowa; fotosynteza; Mnium undulatum; Polytrichum poliferum

EN

plant physiology; moss; gametophore; malate; citrate; content change; stress factor; anoxia; gas exchange; photosynthesis; Mnium undulatum; Polytrichum piliferum

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 545
• Opis fizyczny: s.225-233,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Rut G.

• Zakład Fizjologii Roślin, Uniwersytet Pedagogiczny im.Komisji Edukacji Narodowej, ul.Podbrzezie 3, 30-054 Kraków

autor

Rzepka A.

autor

Krupa J.

Bibliografia

• Chen L-S., Lin Q., Nose A. 2002. A comparative study on diurial changes in metabolite levels in the leaves of three crassulacean acid metabolism (CAM) species, Ananas comosus, Kalanchoë daigremontiana and K. Pinnata. J. Exp. Bot. 53: 341-350.
• Chu C., Dai Z., Ku M.S.B. Edwards G.E. 1990. Induction of Crassulacean Acid Metabolism in the facultative halophyte Mesembryanthemum crystallinum by abscisic acid. Plant Physiol. 93: 1253-1260.
• Crecelius F., Streb P., Feierabend J. 2003. Malate metabolism and reactions of oxidoreduction in cold-hardened winter rye (Secale cereale L.) leaves. J. Exp. Bot. 54: 1075-1083.
• Cushman J.C., Borland A.M. 2002. Induction of Crassulacean acid metabolism by water limitation. Plant Cell and Environment 25: 295-310.
• Edwards S., Nguyen B-T., Do B., Roberts J.K.M. 1998. Contribution of malic enzyme, pyruvate kinase, phosphoenolpyruvate carboxylase, and the Krebs cycle to respiration and biosynthesis and to intracellular pH regulation during hypoxia in maize root tips observed by nuclear magnetic resonance imaging and gas chromatography-mass spectrometry. Plant Physiol. 116: 1073-1081.
• Edwards G.E., Franceschi V.R., Ku M.S.B., Voznesenskaya E.V., Pyankov V.I., Andreo C.S. 2001. Compartmentation of photosynthesis in cells and tissues of C4 plants. J. Exp. Bot. 52: 577-590.
• Gossett D.R., Banks S.W., Millhollon E.P., Lucas M.C. 1996. Antioxidant response to NaCl stress in a control and NaCl-tolerant cotton cell line grown in the presence of paraquat, buthionine sulfoxine, and exogenous glutathione. Plant Physiol. 112: 803-809.
• Haslam R., Borland A., Maxwell К., Griffiths H. 2003. Physiological responses of the CAM epiphyte Tillandsia usneoides L. (Bromeliaceae) to variations in light and water supply. J. Plant Physiol. 160: 627-634.
• Hatch M.D., Tsuzuki M., Edwards G.E. 1982. Determination of NAD malic enzyme in leaves of C4 plants: Effects of malate dehydrogenase and other factors. Plant Physiol. 69: 483-491.
• Heber U., Bukhov N.G., Shuvalov V.A., Kobayash Y., Lange O.L. 2001. Protection of the photosynthetic apparatus against damage by excessive illumination in homoiohydric leaves and poikilohydric mosses and lichens. J. Exp. Bot. 52: 1999-2006.
• Lemaire S.D., Quesada A., Merchan F., Corral J.M., Igeno M.I., Keryer E., Issakidis-Bourguet E., Hirasawa M., Knaff D.B., Miginiac-Maslow M. 2005. NADP-malate dehydrogenase from unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii. A first step toward redox regulation? Plant Physiol. 137: 514-521.
• Lüttge U. 2002. CO2 - concentrating: consequences in crassulacean acid metabolism. J. Exp. Bot. 53: 2131-2142.
• Lüttge U., Pfeifer T., Fischer-Schliebs E., Ratajczak R. 2000. The role of vacuolar malate-transport capacity in Crassulacean Acid Metabolism and nitrate nutrition. Higher malate-transport capacity in ice plant after Crassulacean Acid metabolism-induction and in Tobacco under nitrate nutrition. Plant Physiol. 124: 1335-1348.
• Mohanty B., Ong B-L. 2003. Contrasting effects of submergence in light and dark on pyruvate decarboxylase activity in roots of rice lines differing in submergence tolerance. Ann. Bot. 91: 291-300.
• Möllering H. 1985. L-(-)-malate, in: Methods of Enzymatic Analysis. Bergmeyer H.U. (Ed.): VHC Verlagsgesellschaft 3rd Vol. 7.1, Weinheim: 39-47.
• Rut G., Krupa J., Miszalski Z., Rzepka A., Ślesak I. 2008. Crassulacean acid metabolism in the epiphytie fern Platycerium bifurcatum. Photosynthetica 46: 156-160.
• Rzepka A., Krupa J., Ślesak I. 2005. Effect of hypoxia on photosynthetic activity and antioxidative response in gametophores of Mnium undulatum. Acta Physiol. Plant. 27: 205-210.
• Streb P., Aubert S., Gout E., Bligny R. 2003. Reversibility of cold- and light-stress tolerance and accompanying changes of metabolite and antioxidant levels in the two high mountain plant species Soldanella alpina and Ranunculus glacialis. J. Exp. Bot. 54: 405-418.
• Xia J.H., Roberts J.K.M. 1994. Improved cytoplasmic pH regulation, increased lactate efflux, and reduced cytoplasmic lactate levels are biochemical traits expressed in root tips of whole maize seedlings acclimated to a low-oxygen environment. Plant Physiol. 105: 651-657.