J 2022

Species-specific responses of spectral reflectance and the photosynthetic characteristics in two selected Antarctic mosses to thallus desiccation

OREKHOVA, Alla, Miloš BARTÁK, Josef HÁJEK and Jana MORKUSOVÁ

Basic information

Original name

Species-specific responses of spectral reflectance and the photosynthetic characteristics in two selected Antarctic mosses to thallus desiccation

Name in Czech

Druhově specifické reakce spektrální odrazivosti a charakteristik fotosyntézy dvou vybraných druhů anatrktických mechů na vysychání stélky

Authors

OREKHOVA, Alla (643 Russian Federation, guarantor, belonging to the institution), Miloš BARTÁK (203 Czech Republic, belonging to the institution), Josef HÁJEK (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Jana MORKUSOVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution)

Edition

Acta Physiologiae Plantarum, Springer, 2022, 0137-5881

Other information

Language

English

Type of outcome

Článek v odborném periodiku

Field of Study

10611 Plant sciences, botany

Country of publisher

Germany

Confidentiality degree

není předmětem státního či obchodního tajemství

References:

Impact factor

Impact factor: 2.600

RIV identification code

RIV/00216224:14310/22:00125141

Organization unit

Faculty of Science

DOI

UT WoS

000723990000001

Keywords (in Czech)

Antarktida; vysychání; Rehydratace; fluorescence chlorofylu; světelné křivky; Brachythecium austro-glareosum; Bryum pseudotriquetrum

Keywords in English

Antarctica; Dehydration; Rehydration; Chlorophyll fluorescence; Light response curves; Brachythecium austro-glareosum; Bryum pseudotriquetrum

Tags

Tags

International impact, Reviewed
Změněno: 4/4/2022 15:23, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Abstract

ORIG CZ

V originále

Mosses are considered highly resistant against desiccation because they maintain photosynthetic activity even when severely dehydrated. In our study, we investigated changes in the photochemical processes of photosynthesis, as well as the spectral reflectance parameters during controlled rehydration and desiccation in two Antarctic species, i.e. Brachythecium austro-glareosum and Bryum pseudotriquetrum. Changes in primary photochemical processes were evaluated by chlorophyll fluorescence, i.e. slow Kautsky kinetics supplemented with saturation light pulses. In desiccating thalli, an effective quantum yield of photosynthetic processes in PS II (phi(PSII)) remained unchanged within low to moderate desiccation, i.e. with a relative water content (RWC) decrease from fully wet (100%) to semidry (30%). Below 20% RWC, phi(PSII) showed a species-specific decline, as well as steady-state fluorescence (F-S). A half-decrease in phi(PSII) was reached at an RWC of 12.6% (B. austro-glareosum) and 9.8% (B. pseudotriquetrum). Rapid light-response curves showed a strong limitation of photosynthetic electron transport (ETR) at an RWC below 20% in both species. The phi(PSII) and ETR data suggested that both species were desiccation-tolerant and well adapted to harsh Antarctic environments. However, B. pseudotriquetrum was more resistant in a state of severe dehydration (RWC below 20%) than B. austro-glareosum. Spectral reflectance indices responded to desiccation either (a) similarly in the two species (normalised difference vegetation index [NDVI]), (b) with similar trends but different values (modified chlorophyll absorption in reflectance index [MCARI] and greenness index [GI]) and (c) species-specifically (photochemical reflectance index [PRI]).

In Czech

Mechy jsou považovány za vysoce odolné proti vysychání, protože si zachovávají fotosyntetickou aktivitu i při silné dehydrataci. V naší studii jsme zkoumali změny ve fotochemických procesech fotosyntézy a také parametry spektrální odrazivosti během řízené rehydratace a desikace u dvou antarktických druhů, tj. Brachythecium austro-glareosum a Bryum pseudotriquetrum. Změny primárních fotochemických procesů byly hodnoceny fluorescencí chlorofylu, tedy pomalou Kautského kinetikou doplněnou o saturační světelné pulzy. Při vysoušení thalli zůstal efektivní kvantový výtěžek fotosyntetických procesů v PS II (phi(PSII)) nezměněn při nízké až střední desikaci, tj. s relativním poklesem obsahu vody (RWC) z plně vlhkého (100 %) na polosuché (30 % ). Pod 20 % RWC, phi (PSII) vykazoval druhově specifický pokles, stejně jako fluorescenci v ustáleném stavu (F-S). Polovičního snížení phi (PSII) bylo dosaženo při RWC 12,6 % (B. austro-glareosum) a 9,8 % (B. pseudotriquetrum). Křivky rychlé odezvy na světlo ukázaly silné omezení transportu fotosyntetických elektronů (ETR) při RWC pod 20 % u obou druhů. Údaje phi (PSII) a ETR naznačovaly, že oba druhy byly odolné vůči vysychání a dobře se přizpůsobily drsnému antarktickému prostředí. B. pseudotriquetrum byl však odolnější ve stavu těžké dehydratace (RWC pod 20 %) než B. austro-glareosum. Indexy spektrální odrazivosti reagovaly na vysychání buď (a) podobně u obou druhů (normalizovaný rozdílový vegetační index [NDVI]), (b) s podobnými trendy, ale odlišnými hodnotami (modifikovaný absorpce chlorofylu v indexu odrazivosti [MCARI] a index zelenosti [GI] ) a (c) druhově specificky (index fotochemické odrazivosti [PRI]).

Links

CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001708, interní kód MU
(CEP code: EF16_013/0001708)
Name: ECOPOLARIS - Změny ve struktuře a funkci součástí terestrických polárních ekosystémů (Acronym: ECOPOLARIS)
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, ECOPOLARIS - Changes in structure and function of components of terrestrial polar ecosystems (CzechPolar2), Priority axis 1: Strengthening capacities for high-quality research
EF16_013/0001708, research and development project
Name: ECOPOLARIS - Změny ve struktuře a funkci součástí terestrických polárních ekosystémů (CzechPolar2)
LM2010009, research and development project
Name: Projekt CzechPolar - České polární stanice: Stavba a operační náklady
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR
LM2015078, research and development project
Name: Česká polární výzkumná infrastruktura (Acronym: CzechPolar2)
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR