Conference publications

Abstracts

XIV conference

Electrical stimulation affects NPQ development in Chara corallina cells

Krupenina N.A., Bulychev A.A.

Biophysics Department, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow, 119992, Russia, tel: (495)939-35-03, fax:(495)939-11-15, E-mail: kamzolkina-n@yandex.ru

Растения и водоросли способны генерировать распространяющиеся электрические сигналы в ответ на различные стимулы, такие как ожог, охлаждение, механические, химические и электрические воздействия. Эти сигналы могут играть важную роль в регуляции мембранного транспорта и фотосинтетической активности хлоропластов. В нашей работе показано, что у клеток харовых водорослей потенциал действия (ПД), вызванный импульсом электрического тока, влияет на процесс фотосинтеза и мембранный транспорт. У этих клеток профили фотосинтетической активности и нефотохимического тушения (NPQ) коррелируют с профилями рН вдоль поверхности клетки. Фотохимическая активность выше, а NPQ ниже в участках выделения Н+ (кислые зоны, рН 6.5-7) по сравнению с щелочными зонами (рН 9-10). В нашей работе мы пользовались методом импульсно-модулированной микрофлуориметрии, сурьмяными рН-микроэлектродами и внеклеточными электродами для стимуляции клетки. Было показано, что генерация ПД вызывает локальное подавление нециклического транспорта электронов в фотосистеме II и повышение тепловых потерь поглощаемой световой энергии в щелочных зонах, но практически не сказывается на фотосинтезе хлоропластов в кислых зонах. Влияние ПД на NPQ, наиболее заметное при низкой интенсивности света, выражалось в значительном снижении уровня максимальной флуоресценции (Fm´). Было показано, что зависимость NPQ от интенсивности падающего света имела сигмоидную форму и сдвигалась в сторону низких интенсивностей после генерации ПД. Тот факт, что светозависимое тушение Fm´ (NPQ) и амплитуда сдвигов Fm´ после ПД связаны обратным соотношением, указывает на общность лежащих в их основе механизмов и может означать, что тушение после ПД обусловлено возрастанием градиента pH на тилакоидной мембране. Чувствительность NPQ к протонофору и быстрая темновая релаксация ПД-индуцированного тушения (~100 с) подтверждает предположение об энергозависимой природе наблюдаемого тушения. Мы показали, что электрическое возбуждение клеток, затемненных после генерации ПД, переводит хлоропласты щелочных зон в латентное состояние, которое по флуоресцентным характеристикам не отличается от состояния покоя. Однако, при последующем включении слабого света, недостаточного для формирования NPQ в покое, это латентное состояние быстро трансформируется в состояние с высоким уровнем тушения.