Zur Kooperativität des Vogelspinnen-Hämocyanins

Zusammenfassung Kooperativität bei Atmungsproteinen bedeutet eine Änderung der O2-Affinität während der Beladung mit O2 und läßt sich durch die Wechselbeziehung zwischen O2-Beladung und Konformation beschreiben. In dieser Arbeit wurde das 24-mere Hämocyanin der Vogelspinne Eurypelma californicum bzgl. Beladung und Konformationen sowohl auf der Ensemble- wie auch auf der Einzel-Molekül-Ebene charakterisiert. EnsembleDie Bindung von O2 an Hämocyanine ist mit einer drastischen Abnahme der Fluoreszenz-Quantenausbeute verbunden. Durch Vergleich von theoretisch und experimentell bestimmten Quantenausbeuten konnte gezeigt werden, daß die Löschung auf Förster-Transfer zurückzuführen ist, und daß kein Einfluß der Oligomerisierung, Protein-Konformation, Beweglichkeit oder Tierart besteht. Die Konformation von Hämocyaninen konnte mit Crosslinkern im oxy- und deoxy-Zustand fixiert werden. Die Charakterisierung der Produkte führte zu einer neuen Vorstellung, wie unterschiedliche Affinitäten realisiert sein können. Hierbei kommt der Dynamik der Protein-Matrix eine entscheidende Rolle zu. Einzel-MoleküleMittels Zwei-Photonen-Anregung konnten erstmalig einzelne Proteine über ihre intrinsische Tryptophan-Fluoreszenz nachgewiesen werden. Zum einen gelang es, Modellsysteme mit nur 340 Trp abzubilden, andererseits konnte die Diffusion einzelner Hämocyanine (148 Trp) mit Hilfe der Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie nachgewiesen werden.Einzelne Hämocyanine konnten durch Adsorption und mildes Eintrocknen an verschiedenen Oberflächen immobilisiert werden. Mittels Atomarer Kraft-Mikroskopie (AFM) ließen sich individuelle Hämocyanine abgebilden, wobei Details der Quarärstruktur aufgelöst werden konnten.

Terrylendiimide als Biolabel und funktionelle Farbstoffe

In dieser Arbeit werden neue Rylenimide und Anwendungsmöglichkeiten für diese Farbstoffklasse beschrieben, die sich durch hohe Photostabilitäten und hohe Fluoreszenzquantenausbeute auszeichnet. Ziel dieser Arbeit war es, durch systematische Wahl der Substituenten in den Imidstrukturen und/oder den bay-Regionen von Rylendiimidfarbstoffen vollkommen neue Produkteigenschaften zu verwirklichen, Reaktionen bzw. Anwendungen zu ermöglichen und den Aufbau von komplexeren Chromophorarchitekturen zu gestatten. Das Strukturmotiv des Terrylendiimids nahm dabei die zentrale Rolle ein. Die Arbeit wurde in vier Kapitel aufgeteilt. Das Ziel des ersten Kapitels war es, wasserlösliche Terrylendiimide zur Untersuchung von biologischen Proben im Wellenlängenbereich über 600 nm einzusetzen. Ein wasserlösliches Terrylendiimid erwies sich dabei als deutlich photostabiler als zwei weitverbreitete Fluoreszenzfarbstoffe. Eine erste Proteinmarkierung mit monofunktionellem Farbstoff wurde an Proteinmolekülen erfolgreich durchgeführt. Durch gezielte Modifikationen konnten zwei Terrylendiimide hergestellt werden, die sich noch deutlich besser zum Abbilden von Zellstrukturen eignen. In dem zweiten Kapitel spielte die Löslichkeit von Rylendiimiden in organischen Lösungsmitteln eine zentrale Rolle. Es wurde eine Rylendiimidserie hergestellt, deren löslichkeitssteigernde Gruppen eine Organisation der Moleküle in ausgedehnten Stapelstrukturen nicht verhindern. Mit dieser Serie konnte das flüssigkristalline Verhalten und die Selbstorganisation in der Rylendiimidreihe untersucht werden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde die Selbstorganisation der Diimide in Donor-Akzeptor Gemischen untersucht. In STM-Experimenten konnten für alle drei Diimide selbstorganisierte Monoschichten mit dem Rastertunnelmikroskop mit molekularer Auflösung abgebildet werden. Darüber hinaus wurden in diesem Kapitel die ersten organischen Feldeffekttransistoren (OFET) auf der Basis des synthetisierten Terrylendiimids beschrieben. Im Rahmen eines Projektes in dem die elektronische Energieübertragung in Donor-Akzeptor-Diaden mit Hilfe von Einzelmolekülspektroskopie untersucht wird, wurde eine Perylendiimid-Terrylediimid Diade hergestellt. Die geringere Photostabilität des Donors ermöglichte zeitaufgelöste Einzelmolekül-messungen der Akzeptoremission mit und ohne Energietransfer vom Donor auf den Akzeptor. Durch diese Messungen konnten die Zeitkonstanten des Energietransfers für einzelne Diaden ermittelt werden. Ein weiterer Chromophor aus diesem Donor-Akzeptor-Paar soll die Möglichkeit eröffnen, den Energiefluß im Molekül gezielt zu manipulieren. Dazu wurde ein Donorchromophor mit zwei Akzeptoren in einem Multichromophor kombiniert. Im Rahmen der Synthesen dieser Arbeit wurden Terrylendiimide hergestellt, die in einer Imidstruktur eine Halogenfunktion trugen. Diese waren wichtige Synthesebausteine zum Aufbau von komplexen Chromophorarchitekturen. Ziel eines weiteren Kapitels war es, ein Terrylendiimid herzustellen, das als Sensibilisatorfarbstoff gemeinsam mit dem Haupt-Antennenkomplex von höheren Pflanzen LHCII in einer photoelektrochemischen Farbstoff-Solarzelle integriert werden konnte. Das hergestellte Terrylendiimid mit Carbonsäuregruppe eignete sich für Farbstoffsolarzellen auf Zinndioxidbasis.

Individual plasmonic nanogaps : controlled assembly and detailed investigation

Diese Arbeit befasst sich mit den optischen Resonanzen metallischer Nanopartikel im Abstand weniger Nanometer von einer metallischen Grenzfläche. Die elektromagnetische Wechselwirkung dieser „Kugel-vor-Fläche“ Geometrie ruft interessante optische Phänomene hervor. Sie erzeugt eine spezielle elektromagnetische Eigenmode, auch Spaltmode genannt, die im Wesentlichen auf den Nanospalt zwi-schen Kugel und Oberfläche lokalisiert ist. In der quasistatischen Näherung hängt die Resonanzposition nur vom Material, der Umgebung, dem Film-Kugel Abstand und dem Kugelradius selbst ab. Theoretische Berechnungen sagen für diese Region unter Resonanzbedingungen eine große Verstärkung des elektro-magnetischen Feldes voraus. rnUm die optischen Eigenschaften dieser Systeme zu untersuchen, wurde ein effizienter plasmonenver-mittelnder Dunkelfeldmodus für die konfokale Rastermikroskopie durch dünne Metallfilme entwickelt, der die Verstärkung durch Oberflächenplasmonen sowohl im Anregungs- als auch Emissionsprozess ausnutzt. Dadurch sind hochwertige Dunkelfeldaufnahmen durch die Metallfilme der Kugel-vor-Fläche Systeme garantiert, und die Spektroskopie einzelner Resonatoren wird erleichtert. Die optischen Untersuchungen werden durch eine Kombination von Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie vervollständigt, so dass die Form und Größe der untersuchten Resonatoren in allen drei Dimensionen bestimmt und mit den optischen Resonanzen korreliert werden können. Die Leistungsfähigkeit des neu entwickelten Modus wird für ein Referenzsystem aus Polystyrol-Kugeln auf einem Goldfilm demonstriert. Hierbei zeigen Partikel gleicher Größe auch die erwartete identische Resonanz.rnFür ein aus Gold bestehendes Kugel-vor-Fläche System, bei dem der Spalt durch eine selbstorganisierte Monolage von 2-Aminoethanthiol erzeugt wird, werden die Resonanzen von Goldpartikeln, die durch Reduktion mit Chlorgoldsäure erzeugt wurden, mit denen von idealen Goldkugeln verglichen. Diese ent-stehen aus den herkömmlichen Goldpartikeln durch zusätzliche Bestrahlung mit einem Pikosekunden Nd:Yag Laser. Bei den unbestrahlten Partikeln mit ihrer Unzahl an verschiedenen Formen zeigen nur ein Drittel der untersuchten Resonatoren ein Verhalten, das von der Theorie vorhergesagt wird, ohne das dies mit ihrer Form oder Größe korrelieren würde. Im Fall der bestrahlten Goldkugeln tritt eine spürbare Verbesserung ein, bei dem alle Resonatoren mit den theoretischen Rechnungen übereinstimmen. Eine Änderung der Oberflächenrauheit des Films zeigt hingegen keinen Einfluß auf die Resonanzen. Obwohl durch die Kombination von Goldkugeln und sehr glatten Metallfilmen eine sehr definierte Probengeometrie geschaffen wurde, sind die experimentell bestimmten Linienbreiten der Resonanzen immer noch wesentlich größer als die berechneten. Die Streuung der Daten, selbst für diese Proben, deutet auf weitere Faktoren hin, die die Spaltmoden beeinflußen, wie z.B. die genaue Form des Spalts. rnDie mit den Nanospalten verbundenen hohen Feldverstärkungen werden untersucht, indem ein mit Farbstoff beladenes Polyphenylen-Dendrimer in den Spalt eines aus Silber bestehenden Kugel-vor-Fläche Systems gebracht wird. Das Dendrimer in der Schale besteht lediglich aus Phenyl-Phenyl Bindungen und garantiert durch die damit einhergende Starrheit des Moleküls eine überragende Formstabiliät, ohne gleichzeitig optisch aktiv zu sein. Die 16 Dithiolan Endgruppen sorgen gleichzeitig für die notwendige Affinität zum Silber. Dadurch kann der im Inneren befindliche Farbstoff mit einer Präzision von wenigen Nanometern im Spalt zwischen den Metallstrukturen platziert werden. Der gewählte Perylen Farbstoff zeichnet sich wiederum durch hohe Photostabilität und Fluoreszenz-Quantenausbeute aus. Für alle untersuchten Partikel wird ein starkes Fluoreszenzsignal gefunden, das mindestens 1000-mal stärker ist, als das des mit Farbstoff überzogenen Metallfilms. Das Profil des Fluoreszenz-Anregungsspektrums variiert zwischen den Partikeln und zeigt im Vergleich zum freien Farbstoff eine zusätzliche Emission bei höheren Frequenzen, was in der Literatur als „hot luminescence“ bezeichnet wird. Bei der Untersuchung des Streuverhaltens der Resonatoren können wieder zwei unterschiedliche Arten von Resonatoren un-terschieden werden. Es gibt zunächst die Fälle, die bis auf die beschriebene Linienverbreiterung mit einer idealen Kugel-vor-Fläche Geometrie übereinstimmen und dann andere, die davon stark abweichen. Die Veränderungen der Fluoreszenz-Anregungsspektren für den gebundenen Farbstoffs weisen auf physikalische Mechanismen hin, die bei diesen kleinen Metall/Farbstoff Abständen eine Rolle spielen und die über eine einfache wellenlängenabhängige Verstärkung hinausgehen.

Pyrene derivatives as donors and acceptors

Pyrene derivatives as donors and acceptorsrnrnAlmost 200 years have passed since pyrene was first discovered, and to this day it garners unbroken interest by chemists around the world. One of the most fascinating areas of pyrene chemistry is its selective functionalization, since it is still currently a challenge to specifically functionalize different positions on the molecule.[1]rnIn this work, two new patterns of pyrene substitution have been developed. Under suitable conditions, a fourfold bromination of 4,5,9,10 tetramethoxypyrene is possible to yield eightfold functionalized pyrenes. Based on these molecules a novel series of 1,3,4,5,6,8,9,10-substituted pyrene derivatives was achieved. Synthetic approaches to a non-quinoidal, strong pyrene-4,5,9,10-tetraone based acceptor have been discussed. It emerged that the chosen synthetic approach is suitable for intermediate acceptors, yet it failed very electron deficient pyrene derivatives. Donors based on 4,5,9,10-tetramethoxypyrene (2,7- and 1,3,6,8-substitued) have been prepared and studied as CT complexes. In the SFB/TR 49 these complexes were analyzed in the solid state. For the first time charge transfer in a non-TTF CT-complex was studied by HAXPES and NEXAFS.rnBased on the works of ZÖPHEL et al.[2] it was possible to obtain an asymmetric 4,9,10 substituted pyrene derivative. This was used as a building block to prepare a non-planar acceptor molecule as well as electron-rich rylene-type molecules. rnFinally, two separate series of molecules intended as emitters for OLEDs were presented. Thermally activated delayed fluorescence (TADF) in OLEDs attracted significant academic interest as it is considered a promising approach to improve the efficiency of fluorescent OLEDs.[3] Our molecules were designed to have a deep blue emission spectrum and a minimal singlet triplet energy gap (∆ES1->T1) while retaining a high fluorescence quantum yield ϕPL. The initial OD series has a small ∆ES1->T1, yet had an insufficient ϕPL for the use in OLEDs. The Py series emitters, in contrast, combine both desired properties and were successfully implemented in efficient OLED devices.rn[1]. T. M. Figueira-Duarte and K. Müllen, Chem. Rev., 2011, 111, 7260-7314.rn[2]. L. Zöphel, V. Enkelmann and K. Müllen, Org. Lett., 2013, 15, 804-807.rn[3]. H. Uoyama, K. Goushi, K. Shizu, H. Nomura and C. Adachi, Nature, 2012, 492, 234-238.

Application of a novel phytotoxicity assay for the detection of herbicides in Hervey Bay and the Great Sandy Straits

A novel phytotoxicity assay was incorporated into an environmental assessment of Hervey Bay and the Great Sandy Straits, to investigate the role of run-off associated herbicides in the deteriorated health of intertidal seagrass meadows. Dose response curves of common herbicides were performed and their toxicity equivalents elucidated to assist in analysis. The results of the assay were reproducible and corresponded strongly with results of chemical analyses. The incorporation of the assay into the assessment of surface waters added an important aspect to the study by allowing investigation of the toxicity of cumulative herbicide concentrations and yielding biologically relevant data. The highest herbicide concentration detected during the study was equivalent to 0.23 mu g 1(-1) diuron; a concentration known to inhibit photosynthetic efficiency of the assay biomaterial by approximately 3%. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Pulse train fluorescence technique for measuring triplet state dynamics

We report on a method to study the dynamics of triplet formation based on the fluorescence signal produced by a pulse train. Basically, the pulse train acts as sequential pump-probe pulses that precisely map the excited-state dynamics in the long time scale. This allows characterizing those processes that affect the population evolution of the first excited singlet state, whose decay gives rise to the fluorescence. The technique was proven to be valuable to measure parameters of triplet formation in organic molecules. Additionally, this single beam technique has the advantages of simplicity, low noise and background-free signal detection. (C) 2011 Optical Society of America

Chlorophyll a fluorescence and ultrastructural changes in chloroplast of water hyacinth as indicators of environmental stress

Chlorophyll a fluorescence parameters and transmission electron microscopy (TEM) were used to assess the stress conditions in water hyacinth along the Paraiba do Sul River (PSR), an important River in southeastern Brazil. The data were obtained at the end of the dry season of 2005 and at the end of the wet season of 2006. Changes in F-o and F-m parameters were observed as differentiated responses, depending on the season. Non-photochemical dissipation (qN and NPQ) from plants was greater in the most industrialized region of the PSR in both seasons. However, F-v/F-m for all samples ranged between 0.77 and 0.81, showing that high maximum quantum yield was maintained. Although the F-v/F-m suggests that the plants were exhibiting normal photochemical activities, ultrastructural changes in chloroplasts showed thylakoids disorganization. Plants from the most industrialized region showed non-stacking grana thylakoids disposition. In spite of these alterations, the membrane integrity was maintained, suggesting an adaptation to adjustment to adverse environmental conditions. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Radiative Relaxation Quantum Yields for Synthetic Eumelanin

We report absolute values for the radiative relaxation quantum yield of synthetic eumelanin as a function of excitation energy. These values were determined by correcting for pump beam attenuation and emission reabsorption in both eumelanin samples and fluorescein standards over a large range of concentrations. Our results confirm that eumelanins are capable of dissipating >99.9% of absorbed UV and visible radiation through nonradiative means. Furthermore, we have found that the radiative quantum yield of synthetic eumelanin is excitation energy dependent. This observation is supported by corrected emission spectra, which also show a clear dependence of both peak position and peak width on excitation energy. Our findings indicate that photoluminescence emission in eumelanins is derived from ensembles of small chemically distinct oligomeric units that can be selectively pumped. This hypothesis lends support to the theory that the basic structural unit of eumelanin is oligomeric rather than heteropolymeric.

Salt stress change chlorophyll fluorescence in mango

This study evaluated the tolerance of mango cultivars 'Haden', 'Palmer', 'Tommy Atkins' and 'Uba' grafted on rootstock 'Imbú' to salt stress using chlorophyll fluorescence. Plants were grown in modified Hoagland solution containing 0, 15, 30, and 45 mmol L-1 NaCl. At 97 days the parameters of the chlorophyll fluorescence (F0, Fm, Fv, F0/Fm, Fv/Fm, Fv'/Fm', ΦPSII = [(Fm'-Fs)/(Fm')], D = (1- Fv'/Fm') and ETR = (ΦPSII×PPF×0,84×0,5) were determined. At 100 days, the leaf emission and leaf area, toxicity and leaf abscission indexes were determined. In all cultivars evaluated, in different degree, there were decreases in photochemical efficiency of photosystem II, enhanced concentrations from 15 mmol L-1 NaCl. The decreases in the potential quantum yield of photosystem II (Fv/Fm) were 27.9, 18.7, 20.5, and 27.4%, for cultivars 'Haden', 'Palmer', 'Tommy Atkins', and 'Uba', respectively, when grown in 45 mmol L-1 NaCl. It was found decreases in leaf emission and mean leaf area in all cultivars from 15 mmol L-1 NaCl. There were increases in leaf toxicity of 33.0, 67.5, 41.6 and 80.8% and in leaf abscission of 71.8, 29.2, 32.5, and 67.9% for the cultivars 'Haden', 'Palmer', 'Tommy Atkins', and 'Uba' respectively, when grown in 45 mmol L-1 NaCl. Leaf toxicity and leaf abscission were not observed in 15 mmol L-1 NaCl. The decrease in Fv/Fm ratio were accompanied by decreasing in leaf emission and increased leaf toxicity index, showing, therefore, the potential of chlorophyll fluorescence in the early detection of salt stress in mango tree.

Chlorophyll fluorescence parameters in populations of two legume trees: Stryphnodendron adstringens (Mart.) Coville (Mimosoideae) and Cassia ferruginea (Schrad.) Schrad. ex DC. (Caesalpinoideae)

The aim of this study was to investigate the photosynthetic performance in populations of two legume tree species, Stryphnodendron adstringens (Mimosoideae), typical from Cerrado, and Cassia ferruginea (Caesalpinoideae) from the Atlantic Rain Forest. The photosynthetic traits were assessed by measures of chlorophyll fluorescence in progenies of naturally pollinated plants from three populations of S. adstringens and a population of C. ferruginea. Plants of S. adstringens growing under similar conditions of C. ferruginea plants demanded higher light values for photosynthesis saturation, 600 µmol.m-2.s-1 and 350 µmol.m-2.s-1 respectively, and showed higher intrinsic photosynthetic efficiency of photosystem II, Fv/Fm of 0.814 versus 0.783 in C. ferruginea. The highest values of Fv/Fm observed in S. adstringens can explain the highest electron transport rates (ETR) obtained for this species. No significant differences were found among progenies from different C. ferruginea trees nor among populations of S. adstringens, and only in few cases, variation among progenies within populations were found for S. adstringens plants. The fact that fluorescence parameters distinguished species but not populations or most of progenies may be related to low intraspecific genetic variation of these chlorophyll fluorescence traits or due to lack of expression on genetic differences in plants under no stressful conditions.

The effects of UV radiation on photosynthesis estimated as chlorophyll fluorescence in Zygnemopsis decussata (Chlorophyta) growing in a high mountain lake (Sierra Nevada, Southern Spain)

The effect of increased UV radiation on photosynthesis estimated as in vivo chlorophyll fluorescence i.e. optimal quantum yield (F(v)/F(m)) and electron transport rate (ETR) in the green filamentous alga Zygnemopsis decussata (Streptophyta, Zygnematales) growing in the high mountain lake ""La Caldera"" (Sierra Nevada, Spain) at 3050 m altitude was evaluated. Two sets of in situ experiments were conducted: (1) On July 2006, F(v)/F(m) was measured throughout the day at different depths (0.1, 0.25, 0.5 and 1 m) and in the afternoon. ETR and phenolic compounds were determined. In addition, in order to analyze the effect of UV radiation, F(v)/F(m) was determined in algae incubated for 3 days at 0.5m under three different light treatments: PAR+UVA+UVB (PAB). PAR+UVA (PA) and PAR (P). (2) On August 2007, F(v)/F(m) was determined under PAB, PA and P treatments and desiccation/rehydration conditions. F(v)/F(m) decreased in algae growing in surface waters (0.1 m) but also at 1 m depth compared to that at 0.5 in depth. The decrease of F(v)/F(m) at noon due to photoinhibition was small (less than 10%) except in algae growing at 1 m depth (44%). The maximal electron transport rate was 3.5-5 times higher in algae growing at 0.25-0.5 m respectively than that at 0.1 and 1 m depth. These results are related to the accumulation of phenolic compounds: i.e. the algae at 0.25-0.5 in presentedrespectively about a 3-5 times higher concentration of phenolic compounds than that of algae at 0.1-1 m depth. The protection mechanisms seem to be stimulated by UVB radiation, since F(v)/F(m) was higher in the presence of UVB (PAB treatment) compared to PA or P treatments. UVA exerts the main photoinhibitory effect, not Only at midday, but also in the afternoon. UVB radiation also had a protective effect in algae grown under desiccation conditions for three days. During re-hydration, the rapid increase of F(v)/F(m) (after 1 h) was higher in the UVB-grown algae than in algae grown under UVA radiation. After 5 h. F(v)/F(m) values were similar in algae submitted to desiccation/rehydration under PAB and P treatments as they were in the control (submerged algae). The combined effect of desiccation and UVA produced the greatest decrease of photosynthesis in Z. decussata. Thifs UVB, in contrast to other species, may support the recovery process. Z. decussata can acclimate to severe stress, conditions in this high mountain lake by the photoprotection mechanism induced by UVB radiation through dynamic photoinhibition and the accumulation of phenolic compounds (UV screen and antioxidant substances).

Salt stress change chlorophyll fluorescence in mango

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do estresse salino sobre a eficiência fotoquímica do fotossistema II (PSII) nas cultivares de manga 'Haden', 'Palmer', 'Tommy Atkins' e 'Ubá' enxertadas sobre o porta-enxerto 'Imbu'. Foi utilizada solução nutritiva de Hoagland modificada contendo 0; 15; 30e 45 mmol L-1 NaCl. Aos 97 dias após a exposição ao estresse salino, foram avaliados os parâmetros da fluorescência da clorofila (F0, Fm, Fv, F0/Fm, Fv/Fm, Fv'/Fm', ΦPSII = [(Fm'-Fs)/(Fm')], D = (1- Fv'/Fm') e ETR = (ΦPSII×PPF×0,84×0,5). Aos 100 dias, foram avaliados a emissão foliar, a área média de folhas (cm²), o índice de toxidez nas folhas e o índice de abscisão foliar. em todas as cultivares, em graus diferenciados, ocorreram decréscimo na eficiência fotoquímica do fotossistema II, na emissão de folhas, e aumento nos índices de toxidez e abscisão foliar, intensificados nas concentrações a partir de 15 mmol L-1 NaCl. As plantas cultivadas em 45 mmol L-1 NaCl apresentaram decréscimos na razão Fv/Fm de 27,9; 18,7; 20,5 e 27,4%, incremento no índice de toxidez foliar de 33,0; 67,5; 41,6 e 80,8% e no índice de abscisão foliar de 71,8; 29,2; 32,5 e 67,9% para as cultivares 'Haden', 'Palmer', 'Tommy Atkins' e 'Uba', respectivamente. Os decréscimos na razão Fv/Fm foram acompanhados de redução na emissão de folhas e aumento no índice de toxidez foliar, mostrando, portanto, o potencial da fluorescência da clorofila na detecção precoce de estresse salino em mangueira.

Responses of chlorophyll fluorescence parameters of the facultative halophyte and C-3-CAM intermediate species Mesembryanthemum crystallinum to salinity and high irradiance stress

Mesembryanthemum crystallinum L. (Aizoaceae) is a facultative annual halophyte and a C-3-photosynthesis/crassulacean acid metabolism intermediate species currently used as a model plant in stress physiology. Both salinity and high light irradiance stress are known to induce CAM in this species. The present study was performed to provide a diagnosis of alterations at the photosystem 11 level during salinity and irradiance stress. Plants were subjected for up to 13 days to either 0.4M NaCl salinity or high irradiance of 1000 mu mol m(-2) s(-1), as well as to both stress factors combined (LLSA = low light plus salt; HLCO = high light of 1000 mu mol m(-2)s(-1), no salt; HLSA = high light plus salt). A control of LLCO = low light of 200 mu mol m(-2) s(-1), no salt was used. Parameters of chlorophyll a fluorescence of photosystem 11 (PSII) were measured with a pulse amplitude modulated fluorometer. HLCO and LLSA conditions induced a weak degree of CAM with day/night changes of malate levels (Delta malate) of similar to 12 mM in the course of the experiment, while HLSA induced stronger CAM of Delta malate similar to 20mM. Effective quantum yield of PSII, Delta F/F'(m), was only slightly affected by LLSA, somewhat reduced during the course of the experiment by HLCO and clearly reduced by HLSA. Potential quantum efficiency of PSII, F-v/F-m, at predawn times was not affected by any of the conditions, always remaining at >= 0.8, showing that there was no acute photoinhibition. During the course of the days HL alone (HLCO) also did not elicit photoinhibition; salt alone (LLSA) caused acute photoinhibition which was amplified by the combination of the two stresses (HLSA). Non-photochemical, NPQ, quenching remained low (< 0.5) under LLCO, LLSA and HLCO and increased during the course of the experiment under HLSA to 1-2. Maximum apparent photosynthetic electron transport rates, ETRmax, declined during the daily courses and were reduced by LLSA and to a similar extent by HLSA. It is concluded that A crystallinum expresses effective stress tolerance mechanisms but photosynthetic capacity is reduced by the synergistic effects of salinity and tight irradiance stress combined. (c) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Alterations in chlorophyll a fluorescence, pigment concentrations and lipid peroxidation to chilling temperature in coffee seedlings

Coffea arabica L. is considered to be sensitive to low temperatures throughout its life cycle. In some Brazilian regions, seedling production occurs under shade conditions and during the winter, with average temperatures of around 10 °C. The formation and functioning of the photosynthetic apparatus are strongly controlled by temperature. This study aimed to assess the changes that occurred in pigment contents, lipid peroxidation and variables of chlorophyll a fluorescence during the greening process of coffee seedlings submitted to chilling. Results indicate that saturation of the photosynthetic activity of coffee seedlings occurred before saturation of the accumulation of chloroplastid pigments. Pigment accumulation during the greening process is far beyond the metabolic needs for the maintenance of photosynthetic activity, more specifically of photosystem II. Coffee seedlings attained a quantum yield equivalent to that of the control with approximately half the chlorophyll a and b contents and around 40% of the carotenoid. Low temperature decreases the metabolism of seedlings, consequently reducing free radical production and lipid peroxidation. The chilling temperature (10 °C) used inhibited the accumulation of chloroplast pigments, in turn altering the capacity of the photosynthetic tissue of etiolated coffee seedlings to capture and transfer photon energy to the photosystem II reaction centre. These alterations were better demonstrated by O-J-I-P chlorophyll a fluorescence transients, rather than F v/F m and F v/F 0 ratios. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Chlorophyll a fluorescence in Annona emarginata (Schltdl.) H. Rainer plants subjected to water stress and after rehydration

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)