Fotoinhibition vaikutus fotosynteesiin ja polyfenolien biosynteesiin

Abstract

Fotosynteesissä kasvit pelkistävät hiilidioksidia hiilihydraateiksi valon avulla. Hiilensidontaan tarvittava NADPH ja ATP muodostuvat lineaarisessa elektroninsiirtoketjussa kloroplastien tylakoidikalvoilla. Elektroninsiirtoketjussa on kaksi valosta riippuvaa entsyymikompleksia, fotosysteemit II ja I, joiden välillä vallitsee tarkka tasapaino. Molemmat fotosysteemit tarvitsevat valoa toimiakseen, mutta samalla ne ovat myös alttiita fotoinhibitiolle, jossa ne vaurioituvat valon vaikutuksesta. Fotoinhibitio vaikuttaa fotosysteemien väliseen tasapainoon ja sitä kautta lineaarisesta elektroninsiirtoketjusta lähtevään signalointiin, mikä aktivoi kasvien stressihormonien biosynteesiä. Stressihormonien muodostus indusoi polyfenolien biosynteesiä, mikä auttaa kasveja sopeutumaan useisiin eri stressitekijöihin. Erikoistyön tavoitteena oli selvittää indusoiko fotosysteemi I:n spesifinen fotoinhibitio polyfenolien biosynteesiä. Tämän lisäksi tutkittiin miten fotoinhibitio vaikuttaa fotosynteesikoneistoon ja sen säätelyyn. Tutkimuksessa käytettiin kontrolloiduissa olosuhteissa kasvatettuja salaatteja (Lactuca sativa). Fotoinhibition vaikutusta salaattien vesiliukoisten polyfenolien pitoisuuteen ja koostumukseen analysoitiin erottamalla yhdisteet ultrakorkean erotuskyvyn nestekromatografilla, jonka jälkeen yhdisteet kvantitoitiin joko spektrofotometrisesti tai massaspektrometrisesti. Fotoinhibition vaikutusta fotosynteesikoneistoon tutkittiin biofysikaalisin ja biokemiallisin menetelmin. Tutkimuksessa osoitettiin että fotosysteemi I:n fotoinhibitio indusoi polyfenolien biosynteesiä. Tämän lisäksi osoitettiin että fotosynteesin säätelymekanismit eivät pysty sopeutumaan fotosysteemi I:n fotoinhibitioon.