Оценка первичных реакций фотосинтеза в индивидуальных клетках микроводорослей микрофлуориметрическим методом
https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3-4
Аннотация
Регистрация кривых световой индукции флуоресценции хлорофилла высокого разрешения (т.н. OJIP-кривых) широко используется для оценки первичных реакций фотосинтеза фототрофных организмов. Современные флуоресцентные методы в совокупности с методами микроскопии предоставляют перспективную возможность регистрации OJIP-кривых на индивидуальных водорослевых клетках, что позволяет исследовать механизмы адаптации микроводорослей к стрессовым воздействиям, сопровождающиеся реорганизацией структуры популяции. В данной работе мы впервые охарактеризовали OJIP-кривые, полученные на индивидуальных водорослевых клетках с помощью оригинального микрофлуориметра, и сравнили их с кривыми, снятыми традиционно в суспензиях микроводорослей. По результатам исследования предложены метод анализа OJIP-кривых индивидуальных клеток микроводорослей, а также пути дальнейшего улучшения микрофлуориметрического метода.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект №23-24- 00353).
Об авторах
А. А. Волгушева
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Волгушева Алена Александровна – канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры биофизики биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-51-50
119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
И. В. Конюхов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Конюхов Иван Владимирович – канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры биофизики биологического факультета. Тел.: 8-495-939-51-50
119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
Т. К. Антал
Псковский государственный университет
Россия
Россия
Антал Тарас Корнелиевич – докт. биол. наук, проректор по научной работе. Тел.: 8-811-220-16-99
180000, г. Псков, пл. Ленина, д. 2
Список литературы
1. Bender M.L., Grande K.D., Johnson K.M., Marra J.F., Williams P.J., Sieburth J.M., Pilson M.E., Langdon C., Hitchcock G.L., Orchardo J., Hunt C.P., Donaghay P.L., Heinemann K. A comparison of four methods for determining planktonic community production 1. Limnol. Oceanogr. 1987;32(5):1085–1098.
2. Kelly C.A., Fee E., Ramlal P.S., Rudd J.W.M., Hesslein R.H., Anema C., and Schindler E.U. Natural variability of carbon dioxide and net epilimnetic production in the surface waters of boreal lakes of different sizes. Limnol. Oceanogr. 2001;46(5):1054–1064.
3. del Giorgio P.A., Williams P.J. Respiration in aquatic ecosystems: history and background. Respiration in Aquatic Ecosystems. Eds. P.A. del Giorgio and P.J. Williams. N.Y.: Oxford Univ. Press; 2023:1–17.
4. Маторин Д.Н., Горячев С.Н. Флуоресценция хлорофилла микроводорослей в биотестировании загрязнений. М.: Альтекс; 2017. 142 с.
5. Погосян С.И., Конюхов И.В., Рубин А.Б. Проблемы экологической биофизики. М. – Ижевск: АНО Ижевский институт компьютерных исследований; 2017. 270 с.
6. Schreiber U. Pulse-Amplitude-Modulation (PAM) fluorometry and saturation pulse method: An overview. Chlorophyll a fluorescence. A signature of photosynthesis. Advances in photosynthesis and respiration, vol. 19. Eds. G.C. Papageorgiou and Govindjee. Berlin.: Springer; 2004:279–319.
7. Papageorgiou G.C., Tsimilli-Michael M., Stamatakis K. The fast and slow kinetics of chlorophyll a fluorescence induction in plants, algae and cyanobacteria: a viewpoint. Photosynth. Res. 2007;94(2–3):275–290.
8. Stirbet A., Govindjee Chlorophyll a fluorescence induction: a personal perspective of the thermal phase, the J–I–P rise. Photosynth. Res. 2012; 113(1–3):15–61.
9. Lazár D. The polyphasic chlorophyll a fluorescence rise measured under high intensity of exciting light. Funct. Plant Biol. 2006; 33(1):9–30.
10. Schansker G., Tóth S.Z., Kovács L., Holzwarth A.R., Garab G. Evidence for a fluorescence yield change driven by a light-induced conformational change within photosystem II during the fast chlorophyll a fluorescence rise. Biochim. Biophys. Acta. 2011;1807(9):1032–1043.
11. Vredenberg W.J., Bulychev A. Photoelectric effects on chlorophyll fluorescence of photosystem II in vivo. Kinetics in the absence and presence of valinomycin. Bioelectrochemistry. 2003;60(1–2):87–95.
12. Sipka G., Magyar M., Mezzetti A., Akhtar P., Zhu Q., Xiao Y., Han G., Santabarbara S., Shen J.-R., Lambrev P.H., Garab G. Light-adapted charge-separated state of photosystem II: Structural and functional dynamics of the closed reaction center. Plant Cell. 2021;33(4):1286–1302.
13. Murchie E.H., Lawson T. Chlorophyll fluorescence analysis: a guide to good practice and understanding some new applications. J Exp Bot. 2013;64(13):3983–98.
14. Kuznetsov A.G., Konyukhov I.V., Pogosyan S.I., Rubin A.B. Microfluorimeter for studying the state of photosynthetic apparatus of individual cells of microalgae. Oceanology. 2021;61(6):1055–1063.
15. Volgusheva A.A., Todorenko D.A., Konyukhov I.V., Voronova E.N., Pogosyan S.I., Plyusnina T.Y., Khruschev S.S., Antal T.K. Acclimation response of green microalgae Chlorella sorokiniana to 2,3’,4,4’,6-pentachlorobiphenyl. Photochem. Photobiol. 2022; 99(4):1106–1114.
16. Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Srivastava A. Analysis of the chlorophyll а fluorescence transient. Chlorophyll a fluorescence. A signature of photosynthesis. Advances in photosynthesis and respiration, vol. 19. Eds. G.C. Papageorgiou and Govindjee. Dordrecht.: Springer; 2004:321–362.
17. Rippka R., Deruelles J., Waterbury J., Herdman M., Stanier R. Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria. J. Gen. Microbiol. 1979; 111(1):1–61.
18. Harris E.H. The Chlamydomonas sourcebook: A comprehensive guide to biology and laboratory use. San Diego: Academic Press; 1989. 780 pp.
19. Antal T.K., Osipov V., Matorin D.N., Rubin A.B. Membrane potential is involved in regulation of photosynthetic reactions in the marine diatom Thalassiosira weissflogii. J. Photochem. Photobiol. B. 2011;102(2):169–173.
20. Vanharanta M., Elovaara S., Franklin D.J., Spilling K., Tamelander T. Viability of picoand nanophytoplankton in the Baltic Sea during spring. Aquat. Ecol. 2020;54:119–135.
21. Swoczyna T., Kalaji H.M., Bussotti F., Mojski J., Pollastrini M. Environmental stress – what can we learn from chlorophyll a fluorescence analysis in woody plants? A review. Front. Plant Sci. 2022;13:1048582.
22. Kalaji H.M., Jajoo A., Oukarroum A., Brestic M., Zivcak M., Samborska I., Cetner M.D., I. Lukasik, Goltsev V. and Ladle R.J. Chlorophyll a fluorescence as a tool to monitor physiological status of plants under abiotic stress conditions. Acta Physiol Plant. 2016; 38(4):102.
23. Sasi S., Venkatesh J., Daneshi R.F., Gururani M.A. Photosystem II extrinsic proteins and their putative role in abiotic stress tolerance in higher plants. Plants. 2018;7(4):100.
24. Behrenfeld M.J., Milligan A.J. Photophysiological expressions of iron stress in phytoplankton. Ann. Rev. Mar. Sci. 2013;5:217–246.
25. Van de Waal D.B., Litchman E. Multiple global change stressor effects on phytoplankton nutrient acquisition in a future ocean. Philos. Trans R Soc. Lond. B Biol. Sci. 2020;375(1798):20190706.
26. Antal T.K., Krendeleva T.E., Tyystjärvi E. Multiple regulatory mechanisms in the chloroplast of green algae: relation to hydrogen production. Photosynth. Res. 2015;125(3):357–381.
27. Петрова Е.В., Кукарских Г.П., Кренделева Т., Антал, Т.К. О механизмах и роли фотосинтетического образования водорода у зеленых микроводорослей. Микробиол. 2020;89(3):259–275.
Рецензия
Для цитирования:
Волгушева А.А., Конюхов И.В., Антал Т.К. Оценка первичных реакций фотосинтеза в индивидуальных клетках микроводорослей микрофлуориметрическим методом. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2023;78(3):170-177. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3-4
For citation:
Volgusheva А.А., Konyukhov I.V., Antal T.K. Evaluation of the primary reactions of photosynthesis in microalgae single cell by microfluorimetric method. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2023;78(3):170-177. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-3-4
Просмотров:
118
Послать статью по эл. почте 