Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей
Исследованы особенности фотосинтеза 6 штаммов зелёных водорослей, из которых Radiococcus signiensis (Broady) Kostikov et al. и Trebouxia australis A. Beck являются фотобионтами лишайников, а Diplosphaera chodatii Bial., Parietochloris ovoideus Mikhailyuk et Demchenko, Myrmecia bisecta Reisigl и Tren...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Альгология |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81423 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей / А.В. Полищук, А.А. Войцехович // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 4. — С. 443-450. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81423 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Полищук, А.В. Войцехович, А.А. 2015-05-15T11:50:46Z 2015-05-15T11:50:46Z 2014 Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей / А.В. Полищук, А.А. Войцехович // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 4. — С. 443-450. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0868-8540 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81423 582.26/27:581.9 Исследованы особенности фотосинтеза 6 штаммов зелёных водорослей, из которых Radiococcus signiensis (Broady) Kostikov et al. и Trebouxia australis A. Beck являются фотобионтами лишайников, а Diplosphaera chodatii Bial., Parietochloris ovoideus Mikhailyuk et Demchenko, Myrmecia bisecta Reisigl и Trentepohlia sp. — свободноживущие наземные водоросли. Выявлены штаммы с высокой и низкой чувствительностью к интенсивности света. Определена оптимальная интенсивность света для культивирования исследованных штаммов: для Trentepohlia ≤ 100 мкЕ/(м²•с), Radiococcus и Trebouxia ≤ 200 мкЕ/(м²•с), Parietochloris ≤ 400 мкЕ/(м²•с), Diplosphaera и Myrmecia ≤ 800 мкЕ/(м²•с). Установлено, что исследованные водоросли имеют различную способность к тепловому рассеиванию избыточного света. Согласно функциональным показателям фотосинтетического аппарата, Trentepohlia sp., R. signiensis и T. australis являются уязвимыми в отношении света, в то время как M. bisecta, P. ovoideus и D. chodatii — светолюбивые водоросли. Досліджені особливості фотосинтезу 6 штамів зелених водоростей, з них Radiococcus signiensis (Broady) Kostikov et al. і Trebouxia australis A. Beck є фотобіонтами лишайників, а Diplosphaera chodatii Bial., Parietochloris ovoideus Mikhailyuk et Demchenko, Myrmecia bisecta Reisigl и Trentepohlia sp. – вільноживучі наземні водорості. Виявлено штами з високою і низькою чутливістю до інтенсивності світла. Визначена оптимальна інтенсивність світла для культивування досліджуваних штамів: для Trentepohlia ≤ 100 мкЕ/(м²∙с), Radiococcus и Trebouxia ≤ 200 мкЕ/(м²∙с), Parietochloris ≤ 400 мкЕ/(м²∙с), Diplosphaera и Myrmecia ≤ 800 мкЕ/(м²∙с)/ Встановлено, що досліджувані водорості мають різну здатність до теплового розсіювання надлишкового світла. Згідно функціональних показників фотосинтетичного апарату, Trentepohlia sp., R. signiensis і T. australis є вразливими до світла, тоді як M. bisecta, P. ovoideus і D. chodatii – світлолюбиві водорості. The photosynthetic properties of 4 strains of free-living green terrestrial algae (Diplosphaera chodatii, Parietochloris ovoideus, Myrmecia bisecta and Trentepohlia sp.) and 2 strains of green photobionts of lichens (Radiococcus signiensis and Trebouxia australis) were studied. As a result of our work the optimum light intensity for cultivating algae strains at a relative humidity of 45 % was found: for Trentepohlia it is ≤ 100 μE / (m²∙s), Radiococcus and Trebouxia ≤ 200 μE / (m²∙s), Parietochloris ≤ 400 μE / (m²∙s), Diplosphaera and Myrmecia ≤ 800 μE / (m²∙s). Besides, it was revealed that Trentepohlia sp., Radiococcus signiensis and Trebouxia australis are vulnerable to light, while M. bisecta, P. ovoideus and D. chodatii are well adapted to intensive illumination. However, the strains T. australis and D. chodatii in their groups stand high speed photochemical damage even under optimal light intensity. ru Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Альгология Физиология, биохимия, биофизика Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей Особливості фотосинтезу деяких зелених вільноживучих і ліхенізованих наземних водоростей Photosynthetic properties of some free-living and lichenized green terrestrial algae Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей |
| spellingShingle |
Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей Полищук, А.В. Войцехович, А.А. Физиология, биохимия, биофизика |
| title_short |
Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей |
| title_full |
Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей |
| title_fullStr |
Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей |
| title_full_unstemmed |
Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей |
| title_sort |
особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей |
| author |
Полищук, А.В. Войцехович, А.А. |
| author_facet |
Полищук, А.В. Войцехович, А.А. |
| topic |
Физиология, биохимия, биофизика |
| topic_facet |
Физиология, биохимия, биофизика |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Альгология |
| publisher |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Особливості фотосинтезу деяких зелених вільноживучих і ліхенізованих наземних водоростей Photosynthetic properties of some free-living and lichenized green terrestrial algae |
| description |
Исследованы особенности фотосинтеза 6 штаммов зелёных водорослей, из которых Radiococcus signiensis (Broady) Kostikov et al. и Trebouxia australis A. Beck являются фотобионтами лишайников, а Diplosphaera chodatii Bial., Parietochloris ovoideus Mikhailyuk et Demchenko, Myrmecia bisecta Reisigl и Trentepohlia sp. — свободноживущие наземные водоросли. Выявлены штаммы с высокой и низкой чувствительностью к интенсивности света. Определена оптимальная интенсивность света для культивирования исследованных штаммов: для Trentepohlia ≤ 100 мкЕ/(м²•с), Radiococcus и Trebouxia ≤ 200 мкЕ/(м²•с), Parietochloris ≤ 400 мкЕ/(м²•с), Diplosphaera и Myrmecia ≤ 800 мкЕ/(м²•с). Установлено, что исследованные водоросли имеют различную способность к тепловому рассеиванию избыточного света. Согласно функциональным показателям фотосинтетического аппарата, Trentepohlia sp., R. signiensis и T. australis являются уязвимыми в отношении света, в то время как M. bisecta, P. ovoideus и D. chodatii — светолюбивые водоросли.
Досліджені особливості фотосинтезу 6 штамів зелених водоростей, з них Radiococcus signiensis (Broady) Kostikov et al. і Trebouxia australis A. Beck є фотобіонтами лишайників, а Diplosphaera chodatii Bial., Parietochloris ovoideus Mikhailyuk et Demchenko, Myrmecia bisecta Reisigl и Trentepohlia sp. – вільноживучі наземні водорості. Виявлено штами з високою і низькою чутливістю до інтенсивності світла. Визначена оптимальна інтенсивність світла для культивування досліджуваних штамів: для Trentepohlia ≤ 100 мкЕ/(м²∙с), Radiococcus и Trebouxia ≤ 200 мкЕ/(м²∙с), Parietochloris ≤ 400 мкЕ/(м²∙с), Diplosphaera и Myrmecia ≤ 800 мкЕ/(м²∙с)/ Встановлено, що досліджувані водорості мають різну здатність до теплового розсіювання надлишкового світла. Згідно функціональних показників фотосинтетичного апарату, Trentepohlia sp., R. signiensis і T. australis є вразливими до світла, тоді як M. bisecta, P. ovoideus і D. chodatii – світлолюбиві водорості.
The photosynthetic properties of 4 strains of free-living green terrestrial algae (Diplosphaera chodatii, Parietochloris ovoideus, Myrmecia bisecta and Trentepohlia sp.) and 2 strains of green photobionts of lichens (Radiococcus signiensis and Trebouxia australis) were studied. As a result of our work the optimum light intensity for cultivating algae strains at a relative humidity of 45 % was found: for Trentepohlia it is ≤ 100 μE / (m²∙s), Radiococcus and Trebouxia ≤ 200 μE / (m²∙s), Parietochloris ≤ 400 μE / (m²∙s), Diplosphaera and Myrmecia ≤ 800 μE / (m²∙s). Besides, it was revealed that Trentepohlia sp., Radiococcus signiensis and Trebouxia australis are vulnerable to light, while M. bisecta, P. ovoideus and D. chodatii are well adapted to intensive illumination. However, the strains T. australis and D. chodatii in their groups stand high speed photochemical damage even under optimal light intensity.
|
| issn |
0868-8540 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81423 |
| citation_txt |
Особенности фотосинтеза некоторых зеленых свободноживущих и лихенизированных наземных водорослей / А.В. Полищук, А.А. Войцехович // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 4. — С. 443-450. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT poliŝukav osobennostifotosintezanekotoryhzelenyhsvobodnoživuŝihilihenizirovannyhnazemnyhvodoroslei AT voicehovičaa osobennostifotosintezanekotoryhzelenyhsvobodnoživuŝihilihenizirovannyhnazemnyhvodoroslei AT poliŝukav osoblivostífotosintezudeâkihzelenihvílʹnoživučihílíhenízovanihnazemnihvodorostei AT voicehovičaa osoblivostífotosintezudeâkihzelenihvílʹnoživučihílíhenízovanihnazemnihvodorostei AT poliŝukav photosyntheticpropertiesofsomefreelivingandlichenizedgreenterrestrialalgae AT voicehovičaa photosyntheticpropertiesofsomefreelivingandlichenizedgreenterrestrialalgae |
| first_indexed |
2025-11-27T02:11:13Z |
| last_indexed |
2025-11-27T02:11:13Z |
| _version_ |
1850793077649702912 |
| fulltext |
Физиология, биохимия,
биофизика
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(4) 443
УДК 582.26/27:581.9
А.В. ПОЛИЩУК, А.А. ВОЙЦЕХОВИЧ
Институт ботаники им. Н.Г. Холодного НАН Украины,
ул. Терещенковская, 2, 01001 Киев, Украина
ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕЗА НЕКОТОРЫХ ЗЕЛЁНЫХ
СВОБОДНОЖИВУЩИХ И ЛИХЕНИЗИРОВАННЫХ НАЗЕМНЫХ
ВОДОРОСЛЕЙ
Исследованы особенности фотосинтеза 6 штаммов зелёных водорослей, из которых
Radiococcus signiensis (Broady) Kostikov et al. и Trebouxia australis A. Beck являются
фотобионтами лишайников, а Diplosphaera chodatii Bial., Parietochloris ovoideus Mikhailyuk et
Demchenko, Myrmecia bisecta Reisigl и Trentepohlia sp. — свободноживущие наземные
водоросли. Выявлены штаммы с высокой и низкой чувствительностью к интенсивности
света. Определена оптимальная интенсивность света для культивирования исследованных
штаммов: для Trentepohlia ≤ 100 мкЕ/(м2·с), Radiococcus и Trebouxia ≤ 200 мкЕ/(м2·с),
Parietochloris ≤ 400 мкЕ/(м2·с), Diplosphaera и Myrmecia ≤ 800 мкЕ/(м2·с). Установлено, что
исследованные водоросли имеют различную способность к тепловому рассеиванию
избыточного света. Согласно функциональным показателям фотосинтетического аппарата,
Trentepohlia sp., R. signiensis и T. australis являются уязвимыми в отношении света, в то
время как M. bisecta, P. ovoideus и D. chodatii — светолюбивые водоросли.
К л ю ч е в ы е с л о в а : фотосинтез, NPQ, qI, интенсивность света, Trebouxia, Trentepohlia,
Myrmecia, Diplosphaera, Radiococcus, Parietochloris, зелёные водоросли, фотобионты
лишайников, адаптация.
Введение
Зелёные наземные водоросли – неотъемлемые компоненты экосистем.
Наряду с другими организмами они принимают активное участие в
биодеструкции, почвообразовании и насыщении атмосферы кислоро-
дом. Некоторые из них являются постоянными или же временными
симбионтами других организмов, например лишайникообразующих
грибов. Учёными разных стран активно ведутся исследования особен-
ностей физиологии свободноживущих и лихенизированных водорослей,
в частности механизмов их защиты от высыхания, переувлажнения,
высокой инсоляции и низкой температуры (Kappen, Lange, 1970;
Demmig-Adams, Adams, 1996; Krause, Jahns, 2004; Fernández-Marín et al.,
2009, 2010; Karsten, Holzinger, 2012). Наиболее исследован в этом
отношении распространённый в лишайниках фотобионт Trebouxia
Puym., тогда как представители других родов наземных водорослей
менее изучены или не изучены вообще.
В немалой степени это связано с тем, что для идентификации боль-
шинства наземных водорослей необходимо выделение их в культуру, а
© А.В. Полищук, А.А. Войцехович, 2014
А.В. Полищук, А.А. Войцехович
444 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(4)
наличие чистых культур фотобионтов является обязательным условием
при исследовании их состава, таксономии, генетических, физиоло-
гических и биохимических особенностей, а также коспецифичности с
лишайникообразующим грибом (Войцехович и др., 2011; Войцехович,
2013). Более того, длительные исследования в лабораторных условиях
часто усложнены различными требованиями тех или иных водорослей к
условиям культивирования. Например, для успешного культивирования
разные виды рода Trebouxia требуют различной температуры. Так,
T. simplex Tscherm.-Woess лучше растёт при температуре до 10 оС, тогда
как оптимальная температура для большинства других видов данного
рода 18–21 оС (Tschermak-Woess, 1988, 1989). Кроме того, результаты
ранее проведенного нами анализа содержания хлорофиллов а и b, β-
каротина и ксантофиллов у представителей зелёных водорослей-фото-
бионтов родов Asterochloris Tscherm.-Woess, Myrmecia Printz, Trebouxia и
Trentepohlia C.F.P. Martius показали гетерогенность пигментного состава
как на родовом, так и на видовом уровне (Войцехович, Кашеваров,
2010), что также указывает на необходимость различных условий
содержания в культуре этих водорослей. В одном из литературных
источников (Friedl, Büdel, 2008) указано, что культуры фотобионтов
требуют «умеренной интенсивности света — 10–30 мкмоль·м-2·с-1 ПФФП
(плотность фотосинтетического фотонного потока)». По нашему
мнению, это слишком узкий диапазон для культивирования. Таким
образом, исследования физиологических и биохимических особенностей
наземных водорослей в культуре необходимы для установления
оптимальных условий культивирования данных организмов и выявления
возможной корреляции данных особенностей с экологией исследуемых
водорослей в природных условиях.
Цель данной работы – исследование фотосинтетических особеннос-
тей некоторых зелёных свободноживущих и лихенизированных водо-
рослей в условиях культуры, а также поиск оптимальной интенсивности
света для их продолжительного культивирования в лабораторных
условиях.
Материалы и методы
Объектом нашего исследования были 6 штаммов зелёных наземных
водорослей, из которых Radiococcus signiensis и Trebouxia australis
являются фотобионтами лишайников (Beck, 2002; Войцехович и др.,
2011; Voytsekhovich et al., 2011). Diplosphaera chodatii, Parietochloris
ovoideus, Myrmecia bisecta и Trentepohlia sp. — в основном свободно-
живущие наземные водоросли, встречающиеся преимущественно
аэрофитно на различных субстратах (Ettl, Gärtner, 1995; Algae .., 2011).
Список исследованных штаммов приведен ниже.
Изоляцию фотобионтов проводили методом микропипетки
(Ahmadjian, 1993). Культуры водорослей выращивали на агаризованной
среде Болда (3NBBM) при интенсивности освещения 10 мкмоль·м-2 ·с-1
Особенности фотосинтеза
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(4) 445
ПФФП и температуре воздуха 15±2 ºС, с 12-часовым чередованием
светового и темнового периодов. Предварительную идентификацию и
контроль чистоты штаммов осуществляли при помощи микроскопа
Микмед-2 вар. 2 (ЛОМО, Россия) на всех стадиях жизненного цикла
водорослей. Использовали культуры одного возраста, что позволило
провести сравнение полученных результатов. Все штаммы, за
исключением Trebouxia australis SAG 22.05), поддерживаются в личной
коллекции автора к.б.н. Войцехович А.А. и могут быть предоставлены
по требованию.
Список исследованных штаммов водорослей
Diplosphaera chodatii
Украина, Закарпатская обл., Тячевский р-н,
Карпатский биосферный заповедник (КБЗ), на гнилой
древесине среди мхов, эпифит лишайника Placynthiella
dasaea (Stirt.) Khodosovtsev. Изолирован в культуру
А.А. Войцехович (штамм AV39)
Myrmecia bisecta
Украина, Херсонская обл., Цюрупинский р-н, НПП
«Олешковские пески», на песке, эпифит лишайника
Placynthiella icmalea (Ach.) Coppins & P. James.
Изолирован в культуру А.А. Войцехович (AV38)
Parietochloris ovoideus
Украина, Луганская обл., Свердловский р-н, на почве
среди мхов, эпифит лишайника Placyntiella uliginosa
(Schrad.) Coppins & P. James. Изолирован в культуру
А.А. Войцехович (AV37)
Radiococcus signiensis Украина, Закарпатская обл., Тячевский р-н, КБЗ, на
гнилой древесине, фотобионт лишайника Placynthiella
icmalea. Изолирован в культуру А.А. Войцехович (AV22)
Trebouxia australis
Австралия, окрестности г. Канберра, хребет
Бриндабелла, фотобионт лишайника Tremolecia atrata
(Ach.) Hertel. Изолирован в культуру А. Бэком (SAG
22.05)
Trentepohlia sp.
Украина, Житомирская обл., г. Житомир, скала Голова
Чацкого, эпилитная водоросль поверхности и трещин
каменистых обнажений. В затенении. Изолирован в
культуру Т.И. Михайлюк (AV42)
Функциональные параметры фотосинтетического аппарата иссле-
довали по кривой индукции флуоресценции хлорофилла а при помощи
флуорометра Xe-PAM (“Walz”, Германия). Рассчитывали максимальный
потенциальный квантовый выход фотосистемы ІІ (Fv/Fm), скорость
линейного электронного транспорта (J) при интенсивности действующего
света от 25 до 800 мкмоль·м-2·с-1, суммарное нефотохимическое тушение
флуоресценции хлорофилла (NPQ), а также коэффициент фотоинги-
А.В. Полищук, А.А. Войцехович
446 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(4)
бирования (qI) (Manrique et al., 1989; Brestic, Zivcak, 2013). Измерения
проводили при относительной влажности воздуха 45 %.
Результаты и обсуждение
В результате проведенного нами исследования выявлены виды с
высокой и относительно низкой чувствительностью к свету, а также
определена оптимальная интенсивность освещения для исследованных
штаммов. Так, согласно полученным данным (рис. 1), максимальная
скорость фотосинтеза у штамма Trentepohlia sp. 50 отн. ед. зафикси-
рована при низкой освещённости ~ 100 мкмоль·м-2·с-1, тогда как
повышение интенсивности света вызывало фотохимическое поврежде-
ние данного штамма.
Рис. 1. Зависимость скорости электронного транспорта от интенсивности света
У штаммов Radiococcus signiensis и Trebouxia australis при увеличении
интенсивности света скорость фотосинтеза возрастала до 60 и 90 отн.
ед. соответственно, а спад фотосинтетической активности наблюдался
при интенсивности света более 200 мкмоль·м-2·с-1. В противополож-
ность им, Diplosphaera chodatii и Myrmecia bisecta продолжали активно
фотосинтезировать даже после увеличения интенсивности света до
800 мкмоль·м-2·с-1. Максимальная скорость электронного транспорта у
D. chodatii составляла 140 отн. ед., у M. bisecta — 310, а у Parietochloris
ovoideus — 200 отн. ед.
Максимальный квантовый выход фотосистемы ІІ имел высокие
значения у относительно светолюбивых видов родов Parietochloris,
Diplosphaera и Myrmecia — 0,64—0,68, тогда как тенелюбивые виды родов
Trentepohlia, Radiococcus и Trebouxia характеризовались значительно
меньшим уровнем Fv/Fm — 0,54—0,55. Такие низкие значения этой
величины свидетельствуют о повышенном уровне стресса исследуемого
объекта в условиях роста.
Особенности фотосинтеза
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(4) 447
Регуляция эффективности преобразования энергии света наиболее
результативно осуществляется на самых ранних этапах — при погло-
щении света пигмент-белковыми светособирающими комплексами. В
процессе нефотохимического тушения избыточная энергия света пре-
образуется в тепловую. Степень активации или подавления нефото-
химического тушения регулируются специфическими ферментными
системами и зависит от интенсивности света и готовности клетки его
утилизировать. Результаты наших исследований показали, что изучен-
ные нами штаммы обладают различной способностью к тепловому
рассеиванию избыточной энергии света и четко разделяются на две
группы. Так, у штаммов родов Myrmecia, Diplosphaera, Parietochloris и
Trebouxia при повышении интенсивности света до 800 мкмоль·м-2·с-1
включительно коэффициент нефотохимического тушения флуорес-
ценции хлорофилла постепенно увеличивается до 0,5~0,7 (рис. 2).
У штаммов Radiococcus и Trentepohlia при тех же значениях
интенсивности света этот коэффициент не превышает 0,2.
Рис. 2. Зависимость суммарного нефотохимического тушения флуоресценции
хлорофилла (NPQ) от интенсивности света
Наивысшим уровнем фотоингибирования (qI) характеризовался
штамм Diplosphaera chodatii — 0,33. Менее уязвимыми к повреждающему
действию света оказались Trebouxia australis — 0,14, Trentepohlia sp. и
Myrmecia bisecta — 0,1. Наименьший показатель qI был у штаммов
Radiococcus signiensis и Parietochloris ovoideus – 0,04.
Изученные нами водоросли показали значительную различную
чувствительность к свету, уязвимость к повреждающему действию света,
а также различный вклад защитного механизма тепловой диссипации
световой энергии в фотосистеме ІІ. Наиболее приспособленными к
дневному свету (200–400 мкмоль·м-2·с-1) оказались штаммы M. bisecta и
P. ovoideus. Вместе с тем, уровень фотоингибирования на высоком свету
А.В. Полищук, А.А. Войцехович
448 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(4)
у M. bisecta значительно выше, чем у P. ovoideus. В отличие от M. bisecta,
у штамма P. ovoideus световое насыщение наступает при более низких
интенсивностях света — от 400 мкмоль·м-2·с-1, что свидетельствует о
лимитировании фотосинтеза на стадии темновых реакций, вероятно, из-
за меньшей доступности СО2 у этого штамма в условиях эксперимента.
У M. bisecta отсутствует выраженный световой оптимум. Повышение
скорости электронного транспорта при высоких интенсивностях света,
которое сопровождается значительным фотоингибированием, свидетель-
ствует об активации переноса электронов на кислород. Продуцируемые
при этом активные формы кислорода являются причиной фото-
повреждения. При этом фотосинтетический аппарат обоих водорослей
приспособлен к максимальному диапазону освещения, вероятно, за счет
наибольшего размера светособирающего комплекса фотосистемы ІІ, о
чем свидетельствуют максимальные величины нефотохимического
тушения флуоресценции хлорофилла у этих двух штаммов.
Diplosphaera chodatii, подобно M. bisecta, характеризовалась высо-
кими уровнями электронного транспорта, нефотохимического тушения
флуоресценции и фотоингибирования, а также повышением скорости
переноса электронов при интенсивностях света выше 400 мкмоль·м-2·с-1.
Самый высокий коэффициент фотоингибирования у этого штамма также
свидетельствует об активации переноса электронов на кислород и
окислительном повреждении фотосинтетического аппарата.
Способность к нефотохимическому тушению световой энергии у
штаммов Trentepohlia sp. и Radiococcus signiensis, вероятно, редуцирована,
что наряду с их низким порогом светового насыщения может
свидетельствовать о существенной роли других защитных механизмов,
например на клеточном уровне. Вместе с тем, фотоингибирование у
Trentepohlia sp. составляет больше 0,1. Следовательно, длительное
освещение для данной водоросли является губительным и крайне
нежелательным. Темновые реакции ассимиляции СО2 у этой водоросли
протекают крайне медленно и в условиях освещения фотосинтетическая
электрон-транспортная цепь пребывает в восстановленном состоянии,
что увеличивает вероятность образования свободных радикалов и
окислительного повреждения клеток. Diplosphaera chodatii характе-
ризовалась высокими уровнями J, NPQ и qI, причём qI составлял 0,33,
что может свидетельствовать об обратимом характере фотоинги-
бирования. Регуляция чувствительности к свету осуществляется на
уровне цикла повреждения—восстановления фотосистемы ІІ.
Таким образом, по функциональным показателям фотосинте-
тического аппарата исследованные штаммы можно условно разделить на
2 группы: уязвимые по отношению к свету (Trentepohlia sp., Radiococcus
signiensis и Trebouxia australis) и светолюбивые (Myrmecia bisecta,
Parietochloris ovoideus и Diplosphaera chodatii). При этом Trebouxia и
Diplosphaera отличаются высокой скоростью фотоповреждения даже при
оптимальной интенсивности света. В связи с этим предложенные ранее
Особенности фотосинтеза
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(4) 449
условия освещения для культивирования фотобионтов (Friedl, Büdel,
2008) требуют дальнейшего пересмотра.
Заключение
При расчете оптимальной интенсивности света для культивирования
исследованных нами штаммов водорослей при относительной
влажности воздуха 45 % необходимо учитывать все факторы. Так, для
Trentepohlia характерен относительно высокий коэффициент фото-
ингибирования, поэтому оптимальная интенсивность света для
культивирования его штаммов меньше 100 мкмоль·м-2·с-1. Штаммы
Radiococcus более устойчивы к фотоингибированию и могут расти при
≤ 200 мкмоль·м-2·с-1.
Штаммы Trebouxia имеют повышенную чуствительность к свету и
уязвимость к его повреждающему действию, поэтому рекомендуемая
интенсивность света для них должна быть менее 100 мкмоль·м-2·с-1.
Максимальная интенсивность света для роста Parietochloris составляет
400 мкмоль·м-2·с-1. При этом регистрируются максимальная скорость
электронного транспорта, максимальный уровень нефотохимического
тушения и низкий уровень фотоингибирования. Учитывая высокий
уровень фотоповреждения Diplosphaera и Myrmecia при высокой
интенсивности света, несмотря на высокие скорости электронного
транспорта, для роста этих двух штаммов можно рекомендовать
интенсивность света менее 200 мкмоль·м-2·с-1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Войцехович А.А. Фотобионты лишайников: происхождение, разнообразие и взаимо-
отношения с микобионтом. — Saarbrücken: Lumbert Acad. Publ., 2013. — 102 с.
Войцехович А.А., Кашеваров Г.П. Пигменты фотосинтетического аппарата зелёных
водорослей-фотобионтов лишайников // Альгология. — 2010. — 20(3). — С. 287—299.
Войцехович А.А., Михайлюк Т.И., Дариенко Т.М. Фотобионты лишайников. 1: разно-
образие, экологические особенности, взаимоотношения и пути совместной
эволюции с микобионтом // Там же. — 2011. — 21(1). — С. 3—26.
Ahmadjian V. The Lichen Symbiosis. — New York: John Wiley & Sons, Inc., 1993. — 250 p.
Algae of Ukraine: Diversity, Nomenclature, Taxonomy, Ecology and Geography. Vol. 3.
Chlorophyta / Eds. P. Tsarenko, S.P. Wasser, E. Nevo. — Ruggell: K.-G., A.R.A.
Gantner Verlag, 2011. — 511 p.
Beck A. Selektivität der Symbionten schwermetalltoleranter Flechten. — München: Fischer
GmbH, 2002. — 196 S.
Brestic M, Zivcak M. PSII fluorescence techniques for measurement of drought and high
temperature stress signal in plants: protocols and applications // Molecular stress
physiology of plants // Eds. G.R. Rout, A.B. Das.— Dordrecht: Springer, 2013. —
P. 87—131.
Demmig-Adams B., Adams W.W. The role of xanthophyll cycle carotenoids in the protection
of photosynthesis // Trends Plant Sci. — 1996. — 1. — P. 21—26.
Ettl H., Gärtner G. Syllabus der Boden-, Luft-, und Flechtenalgen. — Stuttgart, etc.: Gustav
Fischer Verlag, 1995. — 710 S.
А.В. Полищук, А.А. Войцехович
450 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(4)
Fernández-Marín B., Balaguer L., Esteban R. et al. Dark induction of the photoprotective
xanthophyll cycle in response to dehydration // J. Plant Physiol. — 2009. — 166. —
P. 1734—1744.
Fernández-Marín B., Becerril J.M., García-Plazaola J.I. Unravelling the roles of desiccation-
induced xanthophyll cycle activity in darkness: a case studyin Lobaria pulmonaria //
Planta.— 2010. — 231. — P. 1335—1342.
Friedl T., Büdel B. Photobionts // The Lichen Symbiosis. — Cambridge: Cambridge Univ.
Press, 2008. — P. 9—26.
Kappen L., Lange O.L. The cold resistance of phycobionts from macrolichens of various
habitats // Lichenologist. — 1970. — 4. — P. 289—293.
Karsten U., Holzinger A. Light, temperature and desiccation effects on photosynthetic acti-
vity, and drought-induced ultrastructural changes in the green alga Klebsormidium sp.
(Streptophyta) from a high alpine soil crust // Microb. Ecol. — 2012. — 63. — P. 51—63.
Krause G.H., Jahns P. Non-photochemical energy dissipation determined by chlorophyll
fluorescence quenching: Characterization and function // Chlorophyll a fluorescence:
A signature of photosynthesis. — Dordrecht: Springer, 2004. — P. 464—495.
Manrique E., Balaguer L., Barnes J., Davison A.W. Photoinhibition studies in lichens using
chlorophyll // Bryologist. — 1989. — 164. — P. 161—195.
Tschermak-Woess E. Developmental studies in trebouxioid algae and taxonomical
consequences // Plant Syst. and Evol. — 1989. — 164. — P. 161-195.
Voytsekhovich A., Dymytrova L., Nadyeina O. Photobiont composition of some taxa of the
genera Micarea and Placynthiella (Lecanoromycetes, lichenized Ascomycota) from
Ukraine // Folia Cryptog. Estonica. — 2011. — 48. — P. 135—148.
Поступила 22 мая 2013 г.
Подписала в печать Е.И. Шнюкова
A.V. Polishchuk, A.A. Voytsekhovich
N.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine,
2, Tereshchenkovskaya St., 01001 Kiev, Ukraine
PHOTOSYNTHETIC PROPERTIES OF SOME FREE-LIVING AND LICHENIZED
GREEN TERRESTRIAL ALGAE
The photosynthetic properties of 4 strains of free-living green terrestrial algae (Diplosphaera
chodatii, Parietochloris ovoideus, Myrmecia bisecta and Trentepohlia sp.) and 2 strains of green
photobionts of lichens (Radiococcus signiensis and Trebouxia australis) were studied. As a result of
our work the optimum light intensity for cultivating algae strains at a relative humidity of 45 %
was found: for Trentepohlia it is ≤ 100 μE / (m2 · s), Radiococcus and Trebouxia ≤ 200 μE / (m2 ·
s), Parietochloris ≤ 400 μE / (m2 · s), Diplosphaera and Myrmecia ≤ 800 μE / (m2 · s). Besides, it
was revealed that Trentepohlia sp., Radiococcus signiensis and Trebouxia australis are vulnerable to
light, while M. bisecta, P. ovoideus and D. chodatii are well adapted to intensive illumination.
However, the strains T. australis and D. chodatii in their groups stand high speed photochemical
damage even under optimal light intensity.
K e y w o r d s : photosynthesis, NPQ, qI, light intensity, lichen photobionts, Trebouxia,
Trentepohlia, Myrmecia, Diplosphaera, Radiococcus, Parietochloris, green algae, adaptation.
|