Роль криптохромов в адаптации фотосинтетического аппарата растений к сине-зеленому свету

Предлагаемый проект нацелен на решение актуальной для физиологии растений проблемы – выяснение роли растительных фоторецепторов криптохромов в функционировании фотосинтетического аппарата (ФА) в различных световых условиях. Известно, что состояние фоторецепторов играет заметную роль не только в фотоморфогенетических процессах, но и в процессах развития хлоропластов из этиопластов, образования в листьях различных пигментов и поддержания про-/антиоксидантного баланса и адаптивного потенциала растений. Так, с использованием мутантов арабидопсиса, дефицитных по различным криптохромам, было обнаружено, что дефицит криптохромов приводит к снижению устойчивости ФА к УФ-радиации и кратковременного света высокой интенсивности (СВИ), снижению содержания в листьях различных пигментов и активности антиоксидантных ферментов. Предполагается, что состояние криптохромов влияет на адаптационный потенциал ФА растений и зависит от типа криптохрома и интенсивности действующего на растения света Тем не менее, остается много невыясненных вопросов, в частности, роль криптохромов в поддержании адаптационного потенциала ФА и стрессоустойчивости ФА в зависимости от спектрального состава света. В проекте предполагается выяснить, как изменение содержания криптохромов влияет на фотосинтетический газообмен, про-/анитиоксидантный баланс и содержание различных пигментов, а также на активность фотосистемы II(ФC II) в темновых и световых условиях, эффективность тепловой диссипации поглощенной энергии и устойчивость ФА к пониженной температуре. Будет также исследовано влияние фоторецепторов на уровни экспрессии генов ключевых фотосинтетических белков, антиоксидантных ферментов и факторов транскрипции фоторецепторных сигнальных путей. Такой комплексный подход по выяснению молекулярно-генетических механизмов участия фоторецепторов в функционировании ФА является новым. Для оценки фотохимической активности ФС II будут использованы методы переменной флуоресценции хлорофилла а (РАМ-флуориметрия и JIP-тест). Для оценки скорости фотосинтеза будет использован метод газового анализа с помощью инфракрасной спектроскопии. Для оценки транскрипции генов будет использован метод ПРЦ в реальном времени. Предполагается использовать мутанты с дефицитом криптохромов 1 и 2, а также для сравнения по двум ключевым фитохромам фитохромам А и В одновременно. Мы предполагаем, что фоторецепторы регулируют активность ФА, как на уровне первичных световых процессов, так и вторичных темновых процессов. Особенно регуляторное действие фоторецепторов может проявляться при определенных световых условиях, а также в стрессовых условиях. Новизна проекта, состоит в том, что мы планируем показать, что изменение отношения синего света к зеленому свету приводит к изменению уровня физиологически активной формы, криптохрома 1, и это является одной из основных причин изменений содержания в листьях про-/антиоксидантного баланса и тем самым адаптационного потенциала ФА растений. Выполнение указанного проекта позволит выяснить пути и роль криптохромов в фоторецепторной регуляции фотосинтетических процессов у высших растений так в физиологических, так и в стрессовых условиях. Информация, полученная в проекте, будет новой и приоритетной.