Plant acclimation to natural and intensified solar UV-B irradiance was investigated in three species, Oenothera stricta Ledeb., Rumex obtusifolius L., and R . patientia L. The objectives of this study were to determine: (1) the relationship between plant sensitivity and epidermal UV attenuation, (2) the effect of phenotypic changes in the leaf epidermis, resulting from UV-B exposure, on plant sensitivity to UV radiation, and (3) the plasticity of these changes in the epidermis leading to plant acclimation to UVB radiation. Epidermal UV transmittance was found to differ in magnitude and spectral distribution among the three species examined in this study. Epidermal tissue from the leaves of Oenothera stricta, Rumex obtusifolius, and R. patientiaattenuated up to 951, 90%, and 851 of the UV-B radiation incident on the leaf, respectively. The spectral distribution of transmittance appeared to be characteristic of each species. The capacity of the epidermis to attenuate UV-B radiation was found to have some degree of plasticity in Oenothera stricta and Rumex obtusifolius. After exposure to UV-B radiation for periods of 11 to 15 days, at a mean dose rate of approximately 2050 biologically effective J·m·-2d-1 , epidermal UV-B transmittance was significantly reduced by up to 36% in mature leaves of O. stricta. Increased capacity of the epidermis to attenuate UV-B radiation was not observed in young leaves of this species. These leaves only transmitted about 4% of the UV-8 radiation incident on the leaf, The transmittance of shorter wavelengths of visible radiation was reduced by 6 to 14% in young and mature leaves after UV-B irradiation. A similar reduction in epidermal UV-8 transmittance in the leaves of R. obtusifolius was also observed. Ultraviolet absorbance in leaf epidermal and mesophyll tissue of Oenothera stricta generally increased in response to UV-B irradiation. Absorbance increased more in young leaves than mature leaves after UV-B irradiation. This increase in UV absorbance was also found in mature leaves of Rumex obtusifolius and R. patientia after UV-B irradiation. The increase in absorbance was most likely caused by an increase in flavonoid and related phenolic compounds in leaf tissues. The rate of photosynthesis was used as an indicator of the degree of plant sensitivity to UV-B radiation. In general, photosynthesis was not significantly depressed in the leaves of any of the three species. A trend toward photosynthetic depression in response to UV-B irradiation was found, however, and thus some degree of UV-B sensitivity is suggested in these species. A limited degree of plant acclimation was suggested in plants that were exposed to a low UV-B dose rate prior to a higher dose rate. A mechanism of UV-B attenuation, possibly involving the biosynthesis of UV-ab sorbing flavonoid compounds in the epidermis and mesophyll under the stress of UV-B radiation, and a subsequent increase in the UV-B attenuation capacity of the epidermis, is suggested. The degree of plant sensitivity and acclimation to natural and intensified solar UV-B radiation may involve a dynamic balance between the capacity for UV-B attenuation and UV-radiation-repair mechanisms in the leaf.

Οι μορφολογικές, φυσιολογικές και βιοχημικές προσαρμογές των φυτών (ή φύλλων) με διαφορετική έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία (σε συνθήκες πλήρους φωτός ή φυσικής σκίασης στο εσωτερικό της φυτικής κόμης) έχουν μελετηθεί και καταγραφεί λεπτομερώς. Στην παρούσα εργασία επανεξετάσαμε κάποιες από τις φυσιολογικές αυτές προσαρμογές, εκμεταλλευόμενοι τα πλεονεκτήματα της χρήσης σύγχρονων μεθόδων μέτρησης του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης. Επίσης, διερευνήθηκε η ύπαρξη προσαρμογών της φωτοσυνθετικής συσκευής σε διαφορετική ένταση φωτός, οι οποίες δεν ήταν είχαν μελετηθεί διεξοδικά. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές τεχνικές φθορισμομετρίας, με τις οποίες μελετήθηκαν συγκριτικά αφ’ ενός οι κβαντικές αποδόσεις και οι περιορισμοί στα επιμέρους στάδια της φωτοσυνθετικής ροής ηλεκτρονίων και αφ’ ετέρου το ποσοστό συμμετοχής της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων γύρω από το PSI και της φωτοαναπνοής στα φύλλα φωτός και σκιάς. Με βάση τα αποτελέσματά μας, θεωρούμε ότι το JIP-test μπορεί να προσφέρει αξιόπιστα και αξιοποιήσιμα αποτελέσματα. Πιο συγκεκριμένα, στα φύλλα που είναι προσαρμοσμένα στη σκιά φαίνεται να υπάρχει ένα εμπόδιο στη γραμμική ροή ηλεκτρονίων που εντοπίζεται γύρω από το φωτοσύστημα Ι. Οι παράμετροι που υποδεικνύουν αυτή την κατάσταση δείχνουν ότι περιοριστικός παράγοντας της ροής ηλεκτρονίων φαίνεται να είναι το μικρότερο ποσό των ενεργών κέντρων του PSI (1-VI) σε συνδυασμό με τα μικρότερα αποθέματα των τελικών αποδεκτών ηλεκτρονίων του (1/VI). Αυτό επιβεβαιώνεται από τη μικρότερη πιθανότητα μεταφοράς των ηλεκτρονίων από τους ενδιάμεσους φορείς στους τελικούς αποδέκτες ηλεκτρονίων του PSI (δRo) στα φύλλα σκιάς. Επιπρόσθετα, στην πλειοψηφία των φυτικών ειδών που εξετάστηκαν, η διαφορετική ποιότητα φωτός που δέχονται τα φύλλα σκιάς (φως εμπλουτισμένο σε βαθύ ερυθρό, που διεγείρει επιλεκτικά το PSI) σε σχέση με τα φύλλα φωτός φαίνεται να αυξάνει την κυκλική ροή ηλεκτρονίων γύρω από το PSI. Σε αυτά τα είδη οι προαναφερθείσες παράμετροι του JIP-test έχουν καλή συσχέτιση με το μέγεθος της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων. Τέλος, μελετώντας τη φωτοαναπνοή, προκύπτει ότι στα φύλλα φωτός το ποσοστό του κύκλου C2 αυξάνεται με την αύξηση της φωτεινής ακτινοβολίας. Τα φύλλα σκιάς από την άλλη, φαίνεται να έχουν ένα όριο ως προς την προσαρμογή τους σε υψηλές εντάσεις φωτός. / The morphological and biochemical adjustments of plant leaf to high and low light intensity have been widely studied and recorded over the past years. In the present work, some of those physiological adjustments have been re-evaluated with the use of modern methods. In parallel, novel aspects of the light/shade acclimation syndrome were sought. Our results indicate that the JIP-test is quite useful for assessing parameters related to the function of both photosystems. In shade leaves, a lower content of PSI reaction centers (1-VI) combined with a smaller pool size of final electron acceptors of PSI seem to create an obstacle in linear electron flow around photosystem I. This is confirmed by the lower efficiency of electron transfer between intermediate carriers to the reduction of end electron acceptors of PSI (δRo). In addition, in the majority of plant species examined, shade leaves have higher rates of cyclic electron flow around PSI, which is probably caused by the quality of incident light (enriched in far red, FR). In these species there is good correlation between cyclic electron flow and the JIP-test parameters mentioned above. Photorespiration is known to be higher when the plant is under stress. Light acclimated leaves seem confirm that theory as they have higher oxygenase activity of Rubisco with increasing light intensity. On the other hand, shade leaves seem unable to fully adjust to very high light intensity.