Η υδατική καταπόνηση αποτελεί έναν από τους κυριότερους περιβαλλοντικούς παράγοντες περιορισμού της φυτικής ανάπτυξης και απόδοσης στα ξηρά και ημίξηρα οικοσυστήματα, συμπεριλαμβανομένων κι αυτών με μεσογειακού τύπου κλίμα. Σκοπός της παρούσας ερευνητικής εργασίας ήταν η εκτίμηση των επιδράσεων της υδατικής καταπόνησης στη φωτοχημική ικανότητα του PSII και τις φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης, σε τυπικά μεσογειακά είδη. Η υδατική καταπόνηση επιτεύχθηκε τόσο εργαστηριακά εντός διαστήματος λίγων ωρών, όσο και σε ημι-φυσικές συνθήκες περιβάλλοντος σε διάστημα περίπου δύο εβδομάδων. Μετά τις δύο εβδομάδες τα φυτά επανυδατώθηκαν, με στόχο την εκτίμηση της ικανότητας ανάκαμψης από το έντονο υδατικό stress. Η ανάλυση της κινητικής της επαγωγής του φθορισμού της χλωροφύλλης a μέσω του JIP-test αποκάλυψε την άμεση επίδραση της έλλειψης νερού στη ροή των ηλεκτρονίων, όπως αυτή εκφράζεται από τις παραμέτρους ψΕο, φΕο, δRo και φRo. Επιπλέον, παρατηρήθηκε αρνητική συσχέτιση του δείκτη RWC με το συνολικό απόθεμα των ενεργών κέντρων του PSI και τους τελικούς υποδοχείς του PSI, καθώς και με τους δείκτες φωτοσυνθετικής απόδοσης PIABS & PItotal. Η μέγιστη φωτοχημική ικανότητα του PSII, φPo(=Fv/Fm) μειώθηκε μόνο σε πολύ χαμηλές τιμές RWC στις εργαστηριακές μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν, ενώ στις ημι-φυσικές συνθήκες η μείωση του φPo την δεύτερη εβδομάδα της υδατικής καταπόνησης συνοδεύτηκε από αυξημένη θερμική απόσβεση της απορροφούμενης ενέργειας διεγέρσεως. Η ανάπτυξη του υδατικού stress σε ημι-φυσικές συνθήκες οδήγησε επίσης στη μεταβολή των ειδικών ενεργειακών ροών ανά δραστικό ενεργό κέντρο του PSII, πιθανώς λόγω της μερικής αδρανοποίησης ενεργών κέντρων στις συνθήκες αυτές. Επιπλέον, καταγράφηκε αύξηση του φθορισμού στα 300 μsec (Σημείο Κ), ένα φαινόμενο που συνδέεται με καταστολή της λειτουργίας του συμπλόκου έκλυσης οξυγόνου. Οι εν λόγω μεταβολές δεν παρατηρήθηκαν στον ίδιο βαθμό στις εργαστηριακές μετρήσεις, γεγονός που πιθανώς οφείλεται στη σταδιακή ανάπτυξη της ξηρασίας και τη συνδυαστική δράση της έλλειψης νερού, της υψηλής θερμοκρασίας και των υψηλών εντάσεων φωτός κάτω από φυσικές συνθήκες περιβάλλοντος. Από την πρώτη κιόλας ημέρα μετά την επανυδάτωση των φυτών, όλες οι παράμετροι του JIP-test άρχισαν να επανακάμπτουν. Ωστόσο, εντοπίστηκαν διαφορές στην ταχύτητα επαναφοράς μεταξύ των διαφορετικών ειδών. Συνολικά, τα ευρήματα μας υποδεικνύουν καταστολή των φωτεινών αντιδράσεων της φωτοσύνθεσης σε συνθήκες υδατικής καταπόνησης, μεταβολή η οποία αντιστράφηκε γρήγορα στα πειράματά μας. Θα μπορούσε λοιπόν, να θεωρηθεί ως ένας μηχανισμός προσαρμογής που εξασφαλίζει στα μεσογειακά είδη που μελετήθηκαν την διατήρηση της λειτουργικότητας της φωτοσυνθετικής συσκευής, ακόμη και σε συνθήκες έντονης υδατικής καταπόνησης. / Water stress is one of the most important environmental factors limiting plant growth and yield in arid and semi-arid ecosystems, including those with Mediterranean climate. The objective of this study was to evaluate the effects of water stress on the photosynthetic capacity of PSII and on the light reactions of photosynthesis of typical Mediterranean species. Water stress experiments were conducted both under laboratory conditions, through dehydration of leaf-disks within hours and under semi-natural conditions by withholding water for about two weeks. Drought period was followed by six days of re-watering, in order to assess the recovery of the photosynthetic apparatus. Analysis of the polyphasic OJIP fluorescence transient through JIP-test, revealed direct limitations in electron transport, as expressed by the parameters ψΕο, φΕο, δRo and φRo. Furthermore, a negative correlation was found between RWC and the pool of the RCs of PSI, the pool of electron end-acceptors, and the photosynthetic efficiency, as expressed by the parameters PIABS & PItotal. The maximum quantum yield of primary photochemistry φPο (=Fv/Fm) was affected only under very low RWC values during the laboratory experiments. On the other hand, a reduction was found during the second week of drought stress treatment, along with an increased conversion rate of absorbed light into thermal energy. Under semi-natural conditions, water stress also caused a shift in the specific energy flows per RC of PSII, caused possibly by inactivation of RCs. Moreover, there was an increase in fluorescence intensity at 300 microseconds (K-band), a phenomenon associated with inhibition of the oxygen evolving complex. These alterations were not observed to the same extent in the laboratory experiments, so they can be attributed to the gradual onset of drought and the combined effect of dehydration, high temperature and high light intensities under natural conditions. Within one day after rehydration, all the parameters of the JIP-test began to recover. However, differences in the recovery rate were observed between different species. In conclusion, our findings indicate down-regulation of light reactions of photosynthesis under water stress. This phenomenon was quickly reversed in our experiments. Therefore, it could be regarded as an adaptive response, which maintains the functionality of the photosynthetic apparatus of the Mediterranean species studied, even under severe water deficit.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/8199 |
| Date | 13 January 2015 |
| Creators | Κούτρα, Ελένη |
| Contributors | Γραμματικόπουλος, Γεώργιος, Koutra, Eleni, Μανέτας, Ιωάννης, Πετροπούλου, Γιόλα |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 12 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0031 seconds