The interrelationship between the lower oxygen limit, chlorophyll fluorescence and the xanthophyll cycle in plants

Citation

Wright, A.H., DeLong, J.M., Gunawardena, A.H.L.A.N., et Prange, R.K. (2011). « The interrelationship between the lower oxygen limit, chlorophyll fluorescence and the xanthophyll cycle in plants. », Photosynthesis Research, 107(3), p. 223-235. doi : 10.1007/s11120-011-9621-9

Résumé

On peut déterminer la limite inférieure de concentration d’oxygène (LIO) d’une plante en mesurant divers paramètres liés aux gaz de la respiration, comme le point de compensation anaérobie (anaerobic compensation point) ou le point d’augmentation du quotient respiratoire (respiratory quotient breakpoint), mais des travaux récents montrent que la LIO est aussi associée à une augmentation brusque de la fluorescence minimale mesurée à l’obscurité (Fo). Or, peu de données ont été publiées sur les interrelations existant entre la respiration aérobie ayant cours dans les mitochondries, le métabolisme de la fermentation ayant cours dans le cytosol et la fluorescence émise par les chloroplastes. En étudiant à cet égard l’épinard (Spinacia oleracea), nous avons pu établir que la Fo et la désactivation photochimique (q P) ne changent pratiquement pas jusqu’à ce que la concentration d’O₂ soit inférieure à la LIO. Il semble qu’une surréduction du pool de plastoquinone est responsable de l’accroissement de la Fo en présence de conditions d’obscurité et d’anoxie. Nous avançons que la principale source d’agents réducteurs pourrait être la présence excessive de tels agents dans le cytosol, résultant d’une inhibition de l’activité cytochrome oxydasique des mitochondries en présence de faibles concentrations d’O₂. À l’obscurité, la fluorescence maximale (Fm) était peu affectée par une faible concentration d’O₂, mais il suffisait d’une faible intensité lumineuse (≈ 4 μmol m⁻² s⁻¹), pour qu’elle soit gravement désactivée, ce qui correspondait à des changements dans l’état de désépoxydation des xanthophylles. En présence d’une faible intensité lumineuse, l’augmentation de Fo associée à la faible concentration d’O₂ était également désactivée, probablement par des mécanismes photochimiques et non photochimiques. Le degré de désactivation survenant en présence de lumière présentait une corrélation négative avec le taux de fermentation éthylique survenant à l’obscurité. Nous discutons en détail des rôles possibles du flux cyclique d’électrons, du cycle des xanthophylles, de la chlororespiration et d’un mécanisme que nous avons appelé « chlorofermentation », afin d’interpréter les phénomènes associés à la fluorescence chez l’épinard ainsi que chez la pomme (Malus domestica), à l’obscurité et sous faible intensité lumineuse, dans une gamme de conditions atmosphériques.

Date de publication

2011-03-01

Profils d'auteurs