the rise of the photosynthetic rate when light intensity increases is delayed in ndh gene-defective tobacco at high but not at low co2 concentrations

يتأخر ارتفاع معدل التمثيل الضوئي عند زيادة شدة الضوء في نبات التبغ الذي يعاني من خلل في جين ndh عند التركيزات المرتفعة من ثنائي أكسيد الكربون، وليس عند التركيزات المنخفضة.

Clicks: 384
ID: 251921
2015
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #79 of 817 articles by views in phytochemistry letters

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 817 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
The 11 plastid ndh genes have hovered frequently on the edge of dispensability, being absent in the plastid DNA of many algae and certain higher plants. We have compared the photosynthetic activity of tobacco (Nicotiana tabacum, cv. Petit Havana) with five transgenic lines (ndhF, pr-ndhF, T181D, T181A and ndhF FC) and found that photosynthetic performance is impaired in transgenic ndhF-defective tobacco plants at rapidly fluctuating light intensities and higher than ambient CO2 concentrations. In contrast to wild type and ndhF FC, which reach the maximum photosynthetic rate in less than one min when light intensity suddenly increases, ndh defective plants (ndhF and T181A) show up to a 5 min delay in reaching the maximum photosynthetic rate at CO2 concentrations higher than the ambient 360 ppm. Net photosynthesis was determined at different CO2 concentrations when sequences of 130, 870, 61, 870 and 130 μmol m−2 s−1 PAR sudden light changes were applied to leaves and photosynthetic efficiency and entropy production were determined as indicators of photosynthesis performance. The two ndh-defective plants, ndhF and T181A, had lower photosynthetic efficiency and higher entropy production than wt, ndhF FC and T181D tobacco plants, containing full functional ndh genes, at CO2 concentrations above 400 ppm. We propose that the Ndh complex improves cyclic electron transport by adjusting the redox level of transporters during the low light intensity stage. In ndhF-defective strains, the supply of electrons through the Ndh complex fails, transporters remain over-oxidized (specially at high CO2 concentrations) and the rate of cyclic electron transport is low, impairing the ATP level required to rapidly reach high CO2 fixation rates in the following high light phase. Hence, ndh genes could be dispensable at low but not at high atmospheric concentrations of CO2.
لطالما كانت جينات ndh الصانعية الإحدى عشرة موضع تساؤل حول إمكانية الاستغناء عنها، نظراً لغيابها في الدنا الصانعي للعديد من الطحالب وبعض النباتات الراقية. لقد قارنّا النشاط التركيبي الضوئي لنبات التبغ (Nicotiana tabacum، الصنف Petit Havana) بخمس سلالات محورة جينياً (ΔndhF وpr-ΔndhF وT181D وT181A وndhF FC)، ووجدنا أن أداء التمثيل الضوئي يختل في نباتات التبغ المحورة جينياً والمعيبة في ndhF عند تعرضها لشدات إضاءة سريعة التذبذب وتركيزات من CO2 أعلى من التركيز الجوي المحيط. وعلى النقيض من النمط البري (wt) وسلالة ndhF FC، اللذين يبلغان المعدل الأقصى للتمثيل الضوئي في أقل من دقيقة واحدة عند الارتفاع المفاجئ لشدة الضوء، تُظهر النباتات المعيبة في ndh (وهما ΔndhF وT181A) تأخراً يصل إلى 5 دقائق في الوصول إلى المعدل الأقصى للتمثيل الضوئي عند تركيزات CO2 أعلى من التركيز الجوي المحيط البالغ 360 جزءاً في المليون. حُدِّد صافي التمثيل الضوئي عند تركيزات مختلفة من CO2 عند تطبيق تتابعات من التغيرات المفاجئة في شدة الإشعاع الفعال في التمثيل الضوئي (PAR) بقيم 130 و870 و61 و870 و130 ميكرومول م⁻² ث⁻¹ على الأوراق، كما حُددت كفاءة التمثيل الضوئي وإنتاج الإنتروبيا بوصفهما مؤشرين على كفاءة عملية التمثيل الضوئي. أظهر النباتان المعيبان في ndh، وهما ΔndhF وT181A، كفاءة تمثيل ضوئي أقل وإنتاج إنتروبيا أعلى مقارنة بنباتات التبغ من النمط البري (wt) وسلالتي ndhF FC وT181D المحتوية على جينات ndh وظيفية بالكامل، وذلك عند تركيزات CO2 تتجاوز 400 جزء في المليون. ونقترح أن معقد Ndh يعزز نقل الإلكترونات الحلقي عن طريق ضبط مستوى الأكسدة والاختزال للنواقل أثناء مرحلة شدة الضوء المنخفضة. أما في السلالات المعيبة في ndhF، فيفشل إمداد الإلكترونات عبر معقد Ndh، وتظل النواقل مؤكسدة بشكل مفرط (خاصة عند تركيزات CO2 المرتفعة)، كما ينخفض معدل نقل الإلكترونات الحلقي، مما يؤدي إلى تدني مستوى ATP اللازم للوصول السريع إلى معدلات تثبيت عالية لـ CO2 في مرحلة الإضاءة العالية اللاحقة. وبناءً على ذلك، قد تكون جينات ndh قابلة للاستغناء عنها عند التركيزات الجوية المنخفضة من CO2، دون التركيزات المرتفعة منه.
Reference Key
emartin2015frontiersthe Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Mercedes eMartin;Dolores Marin Noarbe;Patricia Hauke Serrot;Bartolome eSabater
Journal phytochemistry letters
Year 2015
DOI
10.3389/fpls.2015.00034
URL
http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fpls.2015.00034/full
Keywords
photosynthesis gammaproteobacteria high co2 macroalgae alginate lyase

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.