Evaluation of photosynthetic processes in Antarctic mosses and lichens exposed to controlled rate cooling: Species-specific responses

FOLGAR-CAMEÁN, Yeray a Miloš BARTÁK. Evaluation of photosynthetic processes in Antarctic mosses and lichens exposed to controlled rate cooling: Species-specific responses. Czech Polar Reports. Masarykova univerzita, 2019, roč. 9, č. 1, s. 114-124. ISSN 1805-0689. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.5817/CPR2019-1-10.

Základní údaje

• Originální název: Evaluation of photosynthetic processes in Antarctic mosses and lichens exposed to controlled rate cooling: Species-specific responses
• Název česky: Hodnocení fotosyntetických procesů antarktických mechů a lišejníků vystavených řízenému ochlazování: Druhově specifické reakce
• Autoři: FOLGAR-CAMEÁN, Yeray (724 Španělsko) a Miloš BARTÁK (203 Česká republika, garant, domácí).
• Vydání: Czech Polar Reports, Masarykova univerzita, 2019, 1805-0689.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Obor: 10600 1.6 Biological sciences
• Stát vydavatele: Česká republika
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: Full Text
• Kód RIV: RIV/00216224:14310/19:00109883
• Organizační jednotka: Přírodovědecká fakulta
• Doi: http://dx.doi.org/10.5817/CPR2019-1-10
• Klíčová slova česky: teplotní stres; fluorescence chlorofylu; lineární ochlazování; antarktické druhy; adaptace na chlad; odolnost vůči chladu
• Klíčová slova anglicky: temperature stress; chlorophyll fluorescence; linear cooling; Antarctic species; cold adaptation; cold resistance
• Štítky: rivok
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

Antarctic regions involve a great variety of habitats characterized by environmental stressors and life forms of autotrophic organisms with unique survival and functioning mechanisms. Lichens and mosses from these regions, similarly to high altitude alpine locations, have evolved physiological adaptations to perform photosynthesis at subzero temperatures. In this study we applied linear cooling technique in order to analyze interspecific differences in primary photosynthetic processes in Antarctic species affected by low and subzero temperature stress. We exposed Sanionia uncinata, Rhizoplaca aspidophora, Ochrolechia frigida, Cladonia sp., Himantormia lugubris and Umbilicaria decussata to the cooling from 20 to -35°C at a constant rate of 2°C min-1 . Fluorometric parameters were measured during the cooling experiments: FV/FM - potential yield of photosynthetic processes in photosystem II, and F0 - minimal chlorophyll fluorescence. All the species showed S-curves for FV/FM in response to decreasing temperature and interspecific differences in the parameters of S-curve equation. Critical temperature for FV/FM was found -35°C for U. decussata, while the other species ranged between -16 to -20°C. The changes of F0 with thallus temperature decrease were species-specific. F0 decrease followed by an increase was found with cooling from 20 to -20°C, and from -20 to -35°C, respectively, in the majority of cases. These results suggest that the experimental moss and lichen species from Antarctica have a high resistance to freezing temperatures. The underlying physiological mechanisms are constitutive features of Antarctic lichens and mosses. They are a crucial part of the adaptation and short-term acclimatory changes in ecophysiological performance of the organisms in harsh polar environments.

Anotace česky

Antarktické oblasti zahrnují velké množství biotopů charakterizovaných environmentálními faktory stresory a formy života autotrofních organismů s jedinečným přežitím a fungováním mechanismů. Lišejníky a mechy z těchto oblastí, podobně jako vysokohorská vysokohorská oblast Na těchto místech se vyvinuly fyziologické adaptace k aktivitě fotosyntézy na mrazové teploty. V této studii jsme použili lineární chladicí techniku k analýze interspecifické rozdíly v primárních fotosyntetických procesech u antarktických druhů vlivem nízkého a subzerového teplotního stresu. Vystavili jsme Sanionii uncinata, Rhizoplaca aspidophora, Ochrolechia frigida, Cladonia sp., Himantormia lugubris a Umbilicaria decussata na chlazení z 20 na -35 ° C konstantní rychlostí 2 ° C min-1 . Fluorometrické parametry byly měřeny během experimentů chlazení: FV / FM - potenciální výnos fotosyntetických procesů ve fotosystému II a F0 - minimální fluorescence chlorofylu. Všechny druhy vykazovaly S-křivky pro FV / FM v odezvě na klesající teplota a mezidruhové rozdíly v parametrech S-křivky rovnice. Kritická teplota pro FV / FM byla nalezena -35 ° C pro U. ostatní druhy se pohybovaly v rozmezí -16 až -20 ° C. Změny F0 s teplotou tall pokles byl druhově specifický. Snížení F0 následované zvýšením bylo zjištěno u chlazení z 20 na -20 ° C a -20 až -35 ° C, ve většině případů. Tyto výsledky naznačují, že experimentální mech a lišejníky z Antarktidy mají vysokou odolnost vůči teplotám mrazu. Základní fyziologické mechanismy jsou konstitutivními rysy antarktických lišejníků a mechů. Jsou rozhodující součástí adaptačních a krátkodobých aklimatizačních změn v ekofyziologii výkonnost organismů v drsném polárním prostředí.

Návaznosti

• EF16_013/0001708, projekt VaV: Název: ECOPOLARIS - Změny ve struktuře a funkci součástí terestrických polárních ekosystémů (CzechPolar2)
• LM2015078, projekt VaV: Název: Česká polární výzkumná infrastruktura (Akronym: CzechPolar2)

Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Czech Polar Research Infrastructure