SỰ THAY đổi đáp ỨNG ĐỒNG HÓA CARBON TRONG QUANG hợp KHI THIẾU ALTERNATIVE OXIDASE AOX1A với sự GIA TĂNG NỒNG độ CO2 ở cây ARABIDOPSIS THALIANA

Đặt vấn đề- Ở thực vật bậc cao, mối quan hệ giữa lục lạp và ti thể đã được chứng minh, trong đó có con đường AOX alternative terminal oxidase.. Mục đích thí nghiệmChứng minh con

CHỦ ĐỀ

SỰ THAY ĐỔI ĐÁP ỨNG ĐỒNG HÓA CARBON TRONG QUANG HỢP KHI THIẾU ALTERNATIVE OXIDASE AOX1A VỚI SỰ GIA TĂNG NỒNG ĐỘ

CO 2 Ở CÂY ARABIDOPSIS THALIANA

BÀI THUYẾT TRÌNH NHỮNG VẤN ĐỀ SINH HỌC THỰC VẬT MỚI CÔNG BỐ

CBGD: PGS TS Bùi Trang Việt HVTH: Lê Trọng Lư

NỘI DUNG

1 Đặt vấn đề

2 Giới thiệu chung

3 Nội dung và kết quả thí nghiệm

4 Kết luận

1 Đặt vấn đề

- Ở thực vật bậc cao, mối quan hệ giữa lục lạp và ti thể đã được chứng minh, trong đó có con đường AOX (alternative terminal oxidase).

- Sự biểu hiện gen AOX trong đáp ứng với stress ánh sáng và nhiệt độ đối với quang hợp đã được nghiên cứu kỹ lưỡng

Nhưng vai trò của AOX trong việc duy trì biến dưỡng carbon trong quang hợp đối với stress nồng độ cao CO 2 vẫn chưa được biết rõ

Mục đích thí nghiệm

Chứng minh con đường AOX (alternative terminal oxidase) ở ti thể có ảnh hưởng lên quá trình quang hợp ở lục lạp

2 Giới thiệu chung

2.1 Sự làm diệu quang hóa và không quang hóa

Jenneifer R DeEll and Peter M.A Toivonen (2003) Practical applications of chollorophyll fluorescence in plant biology

Kluwer Akademic publishers.

2.2 Protein AOX và chuỗi chuyền điện tử trên ti

thể

- Ở Arabidopsis thaliana protein AOX được mã hóa

bỡi 5 gen: AOX1a – d và AOX2.

- Gen AOX1 được biểu hiện trong điều kiện stress

mạnh, trong khi AOX2 thì không biểu hiện trong

điều kiện stress mà biểu hiện trong suốt quá trình phát triển của hạt.

AOX trên chuỗi chuyền điện tử của ti thể (non-phosphorylating Alternative pathway)

Agepati S Raghavendra and Kollipara Padmasree (2003) Beneficial interactions of mitochondrial metabolism

with photosynthetic carbon assimilation TREND in plant Science 8, 546-553

- Sử dụng cây Arabidopsis thaliana mang đột biến

aox1a và dạng hoang dại Col-0 từ hạt.

- Theo dõi các chỉ tiêu về:

+ Tỉ lệ đồng hóa carbon,

+ Nồng độ các chất chuyển hóa trong lá và

+ Hoạt động chuyển hóa Malate - OAA

3 Nội dung và kết quả thí nghiệm

3.1 Đồng hóa carbon và hiệu suất

quang hóa

Kết quả thí nghiệm

Sự đáp ứng của tỷ lệ đồng

hóa CO2 thực (A) (Net CO 2

assimilation rate) với nồng độ CO2

trong gian bào (Ci).

Anthony Gandin et al (2012), The Absence of Alternative Oxidase AOX1A Results in Altered Response of Photosynthetic Carbon Assimilation to Increasing CO in Arabidopsis thaliana Plant Cell Physiol 53(9): 1627–1637

Hình 1

Độ dẫn khí khẩu (g s ) ở nồng độ CO 2 cao (1860 µbar), tỉ lệ carboxyl hóa tối đa (V cmax ), tỉ lệ vận chuyển electron tối đa

(J max ), điểm bù CO 2

Anthony Gandin et al (2012), The Absence of Alternative Oxidase AOX1A Results in Altered Response of Photosynthetic Carbon Assimilation to Increasing CO2 in

Arabidopsis thaliana Plant Cell Physiol 53(9): 1627–1637

Bảng 1

Hiệu suất lượng tử PSII (Φ PSII ), sự làm diệu không quang hóa (NPQ)

Anthony Gandin et al (2012), The Absence of Alternative Oxidase AOX1A Results in Altered Response of Photosynthetic Carbon Assimilation to Increasing CO2

in Arabidopsis thaliana Plant Cell Physiol 53(9): 1627–1637

Hình 2

Tỉ lệ sự tái tạo RuBP, tỉ lệ carboxyl hóa của Rubisco (V c )

Anthony Gandin et al (2012), The Absence of Alternative Oxidase AOX1A Results in Altered Response of Photosynthetic Carbon Assimilation to Increasing CO2 in

Arabidopsis thaliana Plant Cell Physiol 53(9): 1627–1637

Đo ở lá A thaliana của dạng hoang dại (WT) và dạng aox1a trong điều kiện 250C and 184

mbar pO2.

Hình 3

3.2 Nồng độ chất chuyển hóa trong lá ở nồng độ CO 2 cao

Định lượng các chất đồng hóa ở lá A thaliana của dạng hoang dại (WT) và dạng aox1a thu

được trong điều kiện 1860 mbar CO2, 250C and 184 mbar pO2.

Anthony Gandin et al (2012), The Absence of Alternative Oxidase AOX1A Results in Altered Response of Photosynthetic Carbon Assimilation to Increasing CO2 in

Arabidopsis thaliana Plant Cell Physiol 53(9): 1627–1637

Hình 4

3.3 Sự hoạt động của Malate (Mal) - OAA shuttle

Anthony Gandin et al (2012), The Absence of Alternative Oxidase AOX1A Results in Altered Response of Photosynthetic Carbon Assimilation to Increasing CO2 in

Arabidopsis thaliana Plant Cell Physiol 53(9): 1627–1637

Sự hoạt động của NADH (mmol min–1 cm–2) và NADPH (nmol min–1 cm–2) malate

dehydrogenase ở dạng WT và aox1a A thaliana thu thập ở at 1,860mbar CO2, 250C and 184 mbar pO2

Bảng 2

Sơ đồ sự vận chuyển đương lượng khử từ lục lạp bằng con đường malate/oxaloacetate shuttle và sự tiêu hủy (dissipation) bỡi alternative oxidase.

Keisuke Yoshida, Ichiro Terashima and Ko Noguchit al 2007 Up-Regulation of Mitochondrial Alternative Oxidase -

concomitant with Chloroplast Over-Reduction by Excess Light Plant Cell Physiol.48(4): 606–614

Sự liên hệ giữa ti thể và lục lạp thông qua sự chuyển đổi

(shuttle) Mal - OAA

- Con đường AOX (alternative terminal oxidase) ở ti thể có ảnh hưởng lên quá trình quang hợp diễn ra ở lục lạp.

- AOX tham gia vào việc duy trì sự tối ưu việc đồng hóa carbon trong quang hợp ở điều kiện nồng độ

5 Kết Luận

- Thiếu AOX, thiếu “nơi luân chuyển” (alternative sink) để loại bỏ chất khử dư thừa là nguyên nhân dẫn đến sự giới hạn về ATP trong sự hoạt động của chu trình Calvin và sự tái tạo RuBP.

- AOX1a thì quan trọng trong việc duy trì tỉ lệ NADPH/ATP trong lục lạp và sự đáp ứng của quang

Tài liệu tham khảo

1 Anthony Gandin, Claire Duffes, David A Day and Asaph B (2012)

CousinsThe Absence of Alternative Oxidase AOX1A Results in Altered Response of Photosynthetic Carbon Assimilation to Increasing CO2 in

Arabidopsis thaliana Plant Cell Physiol.53(9): 1627–1637

2 Keisuke Yoshida, Ichiro Terashima and Ko Noguchi (2007) Up-Regulation of

Mitochondrial Alternative Oxidase Concomitant with Chloroplast

Over-Reduction by Excess Light Plant Cell Physiol.48(4): 606–614

3 Keisuke Yoshida, Ichiro Terashima and Ko Noguchi (2006) Distinct Roles of

the Cytochrome Pathway and Alternative Oxidase in Leaf Photosynthesis Plant

Cell Physiol 47(1): 22–31

4 Agepati S Raghavendra and Kollipara Padmasree (2003) Beneficial

interactions of mitochondrial metabolism with photosynthetic carbon

assimilation TRENDS in Plant Science Vol.8 No.11

5 Izabela M Juszczuk and Anna M Rychter (2003) Alternative oxidase in higher

plants Acta biochimica Polonica, 50(4), 1257–71

Xin chân thành cảm ơn !