(Table 1) Effects of desiccation on photochemical processes and nitrogenase activity in Nostoc commune s.l. colonies

The effects of desiccation on photochemical processes and nitrogenase activity were evaluated in Nostoc commune s.l. colonies in situ from a wet thufur meadow at Petuniabukta, Billefjorden, Central Svalbard, during the 2009 arctic summer. The colonies were collected in the fully hydrated state, and were subjected to slow desiccation at ambient temperatures (5 - 8°C) and low light (30 - 80 µmol/m**2/s). For each colony the weight, area, photochemical performance, and nitrogenase activity were determined at the beginning, as well as on every day during the first four days of the experiment; thereafter, on every second day until desiccation was complete. The photochemical performance was evaluated from variable chlorophyll fluorescence parameters (FV/FM, Phi(PSII) , qP, and NPQ), and the nitrogenase activity was estimated by an acetylene-ethylene reduction assay. A significant decrease in the photochemically active area was recorded from the third day, when the colony had lost approximately 40% of its original weight indicating some changes in the extracellular matrix, and stopped on the 14th to 18th day. No effects of the desiccation on the main photochemical parameters (FV/FM, Phi(PSII), qP) were observed up to the sixth to eighth days of desiccation. Slightly lower values of FV/FM and Phi(PSII) recorded in fully-hydrated colonies could be caused by impaired diffusion of CO2 into cells. The steep reduction of photochemical activity occurred between the eighth and tenth day of the experiment, when the colony had lost approximately 80% of its fully-hydrated weight. The nitrogenase activity was highest on the first day, probably due to improved diffusion of N2 into cells, then declined, but was detectable until the sixth day of the experiment. Since Nostoc commune s.l. colonies were capable of photosynthesis and nitrogen fixation to the level of ca. 60% of its fully-hydrated weight, even partly-hydrated colonies contribute substantially to carbon and nitrogen cycling in the High Arctic wet meadow tundra ecosystem.

Interface control of surface photochemical reactivity in ultrathin epitaxial ferroelectric films

Asymmetrical electrical boundary conditions in (001)-oriented Pb(Zr 0.2TiO0.8)O3 (PZT) epitaxial ultrathin ferroelectric films are exploited to control surface photochemical reactivity determined by the sign of the surface polarization charge. It is shown that the preferential orientation of polarization in the as-grown PZT layer can be manipulated by choosing an appropriate type of bottom electrode material. PZT films deposited on the SrRuO3 electrodes exhibit preferential upward polarization (C) whilst the same films grown on the (La,Sr)CoO 3-electrodes are polarized downward (C-). Photochemical activity of the PZT surfaces with different surface polarization charges has been tested by studying deposition of silver nanoparticles from AgNO3 solution under UV irradiation. PZT surfaces with preferential C orientation possess a more active surface for metal reduction than their C- counterparts, evidenced by large differences in the concentration of deposited silver nanoparticles. This effect is attributed to band bending at the bottom interface which varies depending on the difference in work functions of PZT and electrode materials.

Continually adjustable oriented 1D TiO2 nanostructure arrays with controlled growth of morphology and their application in dye-sensitized solar cells

Oriented, single-crystalline, one-dimensional (1D) TiO2 nanostructures would be most desirable for providing fascinating properties and features, such as high electron mobility or quantum confinement effects, high specific surface area, and even high mechanical strength, but achieving these structures has been limited by the availability of synthetic techniques. In this study, a concept for precisely controlling the morphology of 1D TiO2 nanostructures by tuning the hydrolysis rate of titanium precursors is proposed. Based on this innovation, oriented 1D rutile TiO2 nanostructure arrays with continually adjustable morphologies, from nanorods (NRODs) to nanoribbons (NRIBs), and then nanowires (NWs), as well as the transient state morphologies, were successfully synthesized. The proposed method is a significant finding in terms of controlling the morphology of the 1D TiO2 nano-architectures, which leads to significant changes in their band structures. It is worth noting that the synthesized rutile NRIBs and NWs have a comparable bandgap and conduction band edge height to those of the anatase phase, which in turn enhances their photochemical activity. In photovoltaic performance tests, the photoanode constructed from the oriented NRIB arrays possesses not only a high surface area for sufficient dye loading and better light scattering in the visible light range than for the other morphologies, but also a wider bandgap and higher conduction band edge, with more than 200% improvement in power conversion efficiency in dye-sensitized solar cells (DSCs) compared with NROD morphology.

光敏核不育水稻叶片蛋白质的双向电泳分析及苗期的光周期反应

光敏核不育水稻农垦58S由晚粳农垦58突变形成。具有在适宜温度条件下，长日照诱导雄性不育、短日照诱导雄性可育的基本特性。光敏核不育水稻育性转换机理的阐明是两系法杂交稻技术的关键。 1.克隆光敏不育基因是研究光敏核不育水稻育性转换机理的一个重要方面，本文对通过反映农垦58S和农垦58遗传背景差异的蛋白质或受光周期调节的蛋白质实现克隆光敏不育基因的策略进行了可行性研究，得到以下结果： (1).利用双向电泳技术在光敏核不育水稻是58S叶片中发现一个不存在于农垦58的蛋白质，其分子量为59.8kDa，等电点pH为5.9（称为Pa），该蛋白的存在不受光照条件、发育时期的影响，反映出农垦58S与农垦58遗传背景的差异。 (2).Pa蛋白与农垦58S叶绿体P61蛋白具有相同的分子量、等电点和N－端氨基酸顺序，在不同品种水稻中具有相同的分布，因此它们很可能是同一个蛋白质分子。 (3).利用双向电泳技术发现P61(Pa)和P41蛋白不仅存在于光敏不育系中，也存在于常规可育粳稻中，与光敏不育性状没有平行关系。 (4).利用双向电脉技术发现10天14小时长日照能在农垦58S和农垦58中诱导一个分子量为36kDa、等电点pH为5.2的蛋白质（称为P_b)，该蛋白的表达受光敏色素的调控。因此P61（Pa）、P41及P_b蛋白均与光敏不育性状无直接关系，推测克隆这些蛋白的基因无法直接获得光敏不育基因。 2.在育性转换光周期敏感期已经发现长日照使农垦58S叶绿体发育不良，但在苗期光周期敏感期内，目前尚不知长日照是否会有同样的效应。本文以光周期对农垦58S苗期叶绿体发育的影响为主要内容，研究了农垦58S苗期的光周期反应，得到以下结果： (1).农垦58S从5叶龄期至6叶龄期开始对光周期敏感，短日照开始能诱导茎尖分化幼穗。 (2).不同的光周期对农垦58S 4叶龄期新展叶片叶绿体发育的影响无明显差异，叶结体结构与功能均表现正常。 (3).不同的光周期对农垦58S 6叶龄期新展叶片叶绿体发育的影响有明显差异。与短日照相比，长日照引起农垦58S部分叶绿体发育不良，导致光化学活性减弱、超分子结构异常。长日光周期对农垦58S叶绿体发育的不良效应可能是光周期敏感期内存在的一种特殊现象。

磷脂酰甘油对光系统I的调控作用

磷脂酰甘油(PG)是光系统I(PSI)中唯一的磷脂，也是PSI重要的组成部分。在本工作中，我们通过改变PSI中PG的含量(体外重组至PG脂质体或专一性磷脂酶降解)，研究了PG对PSI的调控作用。主要结果如下： 1. 外加PG导致PSI色素的结合状态和激子相互作用发生改变。吸收光谱中，Chl a特征峰蓝移且吸收降低。低温荧光光谱中，680nm处的峰逐渐明显，F730-735 /F680的比值下降，LHCI-730激发峰蓝移。可视CD光谱中Chl a、Chl b蓝移，它们的相互作用增强;类胡萝卜素分子发生红移。 2. PSI的重组引起了PSI蛋白质结构的改变，即蛋白的α-螺旋结构增加而无序结构含量减少。同时，PSI蛋白质内部的色氨酸残基处于更极性的环境。 3. PG对PSI的电子传递的影响具有浓度效应。低浓度时可以促进PSI的电子传递活性，而在相对较高浓度时抑制PSI的电子传递。 4. PLA2的处理导致PSI中PG的缺失，抑制了PSI反应中心P700的暗还原反应，即延长了其还原所用的时间。P700的暗还原反应存在快相和慢相两相反应。PG的缺失降低了这两相反应的反应速率，抑制了电子从质体蓝素(PC)到P700+的传递。

Response of chlorophyll fluorescence to dynamic light in three alpine species differing in plant architecture

A study was carried out to examine the effect of dynamic photosynthetically active photon flux density (PPFD) on photoinhibition and energy use in three herbaceous species, prostrate Saussurea superba, erect-leaved S. katochaete, and half-erect-leaved Gentiana straminea, from the Qinghai-Tibet Plateau. Chlorophyll fluorescence response was measured under each of three sets of high-low PPFD combinations: 1700-0, 1400-300, and 1200-500 mu mol m(-2) s(-1), illuminating in four dynamic frequencies: 1, 5, 15, and 60 cycles per 2 h. The total light exposure time was 2h and the integrated PPFD was the same in all treatments. The highest frequency of PPFD fluctuation resulted in the lowest photochemical activity, the highest level of non-photochemical quenching, and the greatest decrease of F-v/F-m (maximal photochemical efficiency of PSII). The 5 and 15 cycles per 2h treatments resulted in higher photochemical activity than the 1 cycle per 2h treatment. The 1700-0 PPFD combination led to the lowest photochemical activity and more serious photoinhibition in all species. S. superba usually exhibited the highest photochemical activity and CO2 uptake rate, the lowest reduction of F-v/F-m,F- and the smallest fraction of energy in thermal dissipation. With similar fractions of thermal dissipation, S. katochaete had relatively less photoinhibition than G. straminea owing to effective F-o quenching. The results suggest that high frequency of fluctuating PPFD generally results in photoinhibition, which is more serious under periods of irradiation with high light intensity. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Peroxy radicals and ozone photochemistry in air masses undergoing long-range transport

Concentrations of peroxy radicals (HO2+ΣiRiO2) in addition to other trace gases were measured onboard the UK Meteorological Office/Natural Environment Research Council British Aerospace 146-300 atmospheric research aircraft during the Intercontinental Transport of Ozone and Precursors (ITOP) campaign based at Horta Airport, Faial, Azores (38.58° N, 28.72° W) in July/August 2004. The overall peroxy radical altitude profile displays an increase with altitude that is likely to have been impacted by the effects of long-range transport. The peroxy radical altitude profile for air classified as of marine origin shows no discernable altitude profile. A range of air-masses were intercepted with varying source signatures, including those with aged American and Asian signatures, air-masses of biomass burning origin, and those that originated from the east coast of the United States. Enhanced peroxy radical concentrations have been observed within this range of air-masses indicating that long-range transported air-masses traversing the Atlantic show significant photochemical activity. The net ozone production at clear sky limit is in general negative, and as such the summer mid-Atlantic troposphere is at limit net ozone destructive. However, there is clear evidence of positive ozone production even at clear sky limit within air masses undergoing long-range transport, and during ITOP especially between 5 and 5.5 km, which in the main corresponds to a flight that extensively sampled air with a biomass burning signature. Ozone production was NOx limited throughout ITOP, as evidenced by a good correlation (r2=0.72) between P(O3) and NO. Strong positive net ozone production has also been seen in varying source signature air-masses undergoing long-range transport, including but not limited to low-level export events, and export from the east coast of the United States.

Photosynthetic responses and proline content of mature and young leaves of sunflower plants under water deficit

In mature and young leaves of sunflower (Helianthus annuus L. cv. Catissol-01) plants grown in the greenhouse, photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate declined during water stress independently of leaf age and recovered after 24-h rehydration. The intercellular CO 2 concentration, chlorophyll (Chl) content, and photochemical activity were not affected by water stress. However, non-photochemical quenching increased in mature stressed leaves. Rehydration recovered the levels of non-photochemical quenching and increased the F v/F m in young leaves. Drought did not alter the total Chl content. However, the accumulation of proline under drought was dependent on leaf age: higher content of proline was found in young leaves. After 24 h of rehydration the content of proline returned to the same contents as in control plants.

Expressão gênica diferencial em palmitos de cana-de-açúcar submetida a diferentes períodos de estresse hídrico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Alocação diferencial do 13C em Copaifera langsdorffii Desf. (Fabaceae - Caesalpinoideae) sob deficiência hídrica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Untersuchungen zur troposphärischen Photochemie am GAW-Observatorium Izana

Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurden Fragestellungen der troposphärischen Ozonproduktion, des photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems, des Einflusses von heterogenen Reaktionen an Mineralstauboberflächen und der Bedeutung lokaler anthropogener Emissionen für Spurengasmessungen an einem Gebirgsobservatorium untersucht. Dazu wurde insbesondere ein atmosphärenchemisch-meteorologischer Datensatz ausgewertet, welcher während der Feldmesskampagne MINATROC II im Juli/August 2002 am Global Atmosphere Watch (GAW) Observatorium Izana (2360m über NN) auf Teneriffa gewonnen wurde. Der Datensatz enthält Messdaten von Aerosolen, Spurengasen, Strahlungsgrößen und meteorologischen Parametern. Eine dichte Sahara-Staubwolke passierte die Messstation zwischen dem 28. und 31.07.2002. Die Mischungsverhältnisse von O3, H2O2, NOx und ROx zeigten während dieses Ereignisses Abnahmen zwischen 10% und 50%. Insbesondere infolge der Reduktion von NO und HO2 wurde eine deutliche Verringerung der Netto-Ozon-Produktion in der Staubwolke berechnet. Die Bewertung der verschiedenen Terme der Ozonproduktion bzw. –vernichtung zeigte relativ geringe Beiträge der einzelnen photochemischen Verlustreaktionen am Ozonbudget. Im Rahmen einer Boxmodellstudie, welche die Eingangsdaten von MINATROC II verwendete, wurde ein Vergleich zwischen Simulation und Messung kurzlebiger Spurengase angestellt. Die Modellrechnungen weisen darauf hin, dass die reduzierten H2O2-Mischungsverhältnisse in der Sahara-Staubwolke unter Berücksichtigung heterogener Reaktionen von HO2 bzw. H2O2 an Stauboberflächen erklärt werden können. Die Betrachtungen zum photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems ergeben hauptsächlich stark überhöhte Leighton-Verhältnisse. Die Abweichungen der Messdaten vom photostationären Gleichgewichtszustand sind dabei zum Verschmutzungsgrad der Atmosphäre antikorreliert. Eine Reihe potentieller Einflüsse auf das NO2-NO-O3-ROx-System wurde diskutiert, wobei gezeigt werden konnte, dass das bisherige Betrachtungsmodell nicht ausreicht, um die beobachteten Abweichungen vom photostationären Gleichgewicht zu erklären. Während für die Nachtmessungen von MINATROC II Bedingungen der freien Troposphäre vorlagen, waren die Messungen am Tage von der Kopplung zwischen photochemischer Aktivität und thermisch getriebener Hangströmung betroffen. Die zum Messort gelangte anthropogen beeinflusste Grenzschichtluft konnte dabei auf maximalen Mischungsanteilen zwischen 15% und 85% quantifiziert werden. Abschließend wurden verschiedene Aspekte der Quellen und der Verteilung anthropogener Verschmutzungen auf Teneriffa im Zusammenhang der zuvor behandelten Fragen diskutiert.

Photochemie der Troposphäre in niedrigen und mittleren Breiten: Die Rolle von Konvektion

Ozon (O3) ist in der Atmosphäre ein wichtiges Oxidanz und Treibhausgas. Während die höchsten Konzentrationen in der Stratosphäre beobachtet werden und die vor der gefährlichen UV-Strahlung schützende Ozonschicht bilden, können sich signifikante Änderungen der Ozon-Konzentration in der Region der Tropopause auf das Klima der Erde auswirken. Des Weiteren ist Ozon eine der Hauptquellen für das Hydroxylradikal (OH) und nimmt damit entscheidend Einfluss auf die Oxidationskraft der Atmosphäre. Der konvektive Transport von Ozon und seinen Vorläufergasen aus Regionen nahe der Erdoberfläche in die freie Troposphäre beeinflusst das Budget dieser Spezies in der Tropopausenregion.rnDie Datengrundlage der Studie in der vorliegenden Arbeit basiert auf den flugzeuggetragenen Messkampagnen GABRIEL 2005 (Suriname, Südamerika) sowie HOOVER I 2006 und HOOVER II 2007 (beide in Europa). Mit dem zur Verfügung stehenden Datensatz wird das Ozonbudget in der freien, unbelasteten Hintergrundatmosphäre und in der durch hochreichende Konvektion gestörten, oberen Troposphäre untersucht. Anhand der auf in-situ Messungen von O3, NO, OH, HO2 und dem aktinischen Strahlungsfluss basierten Berechnung der Netto-Ozonproduktionsrate (NOPR) werden für das Messgebiet Ozontendenzen in der unbelasteten Troposphäre abgeleitet und mit Simulationen des globalen Chemie-Transport-Modells MATCH-MPIC verglichen. Mit Hilfe zweier Fallstudien in den Tropen in Südamerika und den mittleren Breiten in Europa werden die Auswirkungen von hochreichender Konvektion auf die obere Troposphäre quantifiziert.rnDie Ergebnisse zeigen für die Grenzschicht in niedrigen und mittleren Breiten eine eindeutige Tendenz zur Produktion von Ozon, was für den tropischen Regenwald in der Messregion nicht der allgemeinen Erwartung entsprach, nach der diese Region durch die Zerstörung von Ozon charakterisiert sein sollte. In der oberen Troposphäre ab etwa 7 km wird für die beiden Regionen eine leichte Tendenz zur Ozonproduktion beobachtet. Signifikante Unterschiede zeigen die Ergebnisse für die mittlere Troposphäre. Während die Tropen in dieser Region durch eine eindeutige Tendenz zur Zerstörung von Ozon charakterisiert sind, lässt sich über den mittleren Breiten zwar eine hohe photochemische Aktivität aber keine derart klare Tendenz feststellen. Die hohen Breiten zeichnen sich durch eine neutrale Troposphäre in Bezug auf die Ozontendenz aus und weisen kaum photochemische Aktivität auf. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit dem MATCH-MPIC Modell zeigt in weiten Teilen der Messregionen eine grundlegende Übereinstimmung in der Tendenz zur Produktion oder Zerstörung von Ozon. Die absoluten Werte werden vom Modell aber generell unterschätzt. Signifikante Unterschiede zwischen in-situ Daten und Modellsimulationen werden in der Grenzschicht über dem tropischen Regenwald identifiziert.rnDer Einfluss der Konvektion ist durch eine signifikant erhöhte NOPR gekennzeichnet. In dieser Arbeit wird in den Tropen mit einem Median-Wert von 0.20 ppbv h−1 eine um den Faktor 3.6 erhöhte NOPR im Vergleich zur ungestörten oberen Troposphäre abgeschätzt. In den mittleren Breiten führt die um eine Größenordnung höhere NO-Konzentration zu einem Wert von 1.89 ppbv h−1, was einer Überhöhung um einen Faktor 6.5 im Vergleich zum ungestörten Zustand entspricht. Diese Ergebnisse zeigen für beide Regionen in der oberen Troposphäre eine erhöhte Ozonproduktion als Folge konvektiver Aktivität. rnrnHochreichende Konvektion ist zudem ein sehr effektiver Mechanismus für den Vertikaltransport aus der Grenzschicht in die obere Troposphäre. Die schnelle Hebung in konvektiven Wolken führt bei Spurengasen mit Quellen an der Erdoberfläche zu einer Erhöhung ihrer Konzentration in der oberen Troposphäre. Die hochgradig löslichen Spurenstoffe Formaldehyd (HCHO) und Wasserstoffperoxid (H2O2) sind wichtige Vorläufergase der HOx-Radikale. Es wird angenommen, dass sie aufgrund ihrer Löslichkeit in Gewitterwolken effektiv ausgewaschen werden.rnIn der vorliegenden Arbeit wird eine Fallstudie von hochreichender Konvektion im Rahmen des HOOVER II Projekts im Sommer 2007 analysiert. Am 19.07.2007 entwickelten sich am Nachmittag am Südostrand eines in nordöstlicher Richtung ziehenden mesoskaligen konvektiven Systems drei zunächst isolierte konvektive Zellen. Flugzeuggetragene Messungen in der Aus- und der Einströmregion einer dieser Gewitterzellen stellen einen exzellenten Datensatz bereit, um die Auswirkungen von hochreichender Konvektion auf die Verteilung verschiedener Spurengase in der oberen Troposphäre zu untersuchen. Der Vergleich der Konzentrationen von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Methan (CH4) zwischen der oberen Troposphäre und der Grenzschicht deutet auf einen nahezu unverdünnten Transport dieser langlebigen Spezies in der konvektiven Zelle hin. Die Verhältnisse betragen (0.94±0.04) für CO und (0.99±0.01) für CH4. Für die löslichen Spezies HCHO und H2O2 beträgt dieses Verhältnis in der Ausströmregion (0.55±0.09) bzw. (0.61±0.08). Dies ist ein Indiz dafür, dass diese Spezies nicht so effektiv ausgewaschen werden wie angenommen. Zum besseren Verständnis des Einflusses der Konvektion auf die Budgets dieser Spezies in der oberen Troposphäre wurden im Rahmen dieser Arbeit Boxmodell-Studien für den Beitrag der photochemischen Produktion in der Ausströmregion durchgeführt, wobei die gemessenen Spezies und Photolysefrequenzen als Randbedingungen dienten. Aus den Budgetbetrachtungen für HCHO und H2O2 wird eine Auswascheffizienz von (67±24) % für HCHO und (41±18) % für H2O2 abgeschätzt. Das für H2O2 überraschende Ergebnis lässt darauf schließen, dass dieses Molekül in einer Gewitterwolke deutlich effektiver transportiert werden kann, als aufgrund seiner hohen Löslichkeit aus der Henry-Konstanten zu erwarten wäre. Das Ausgasen von gelöstem H2O2 beim Gefrieren eines Wolkentropfens, d.h. ein Retentionskoeffizient kleiner 1, ist ein möglicher Mechanismus, der zum beobachteten Mischungsverhältnis dieser löslichen Spezies in der Ausströmregion beitragen kann.

Cobalt(II), Nickel(II) and Copper(II) complexes of a tetradentate Schiff base as photosensitizers: Quantum yield of O-1(2) generation and its promising role in anti-tumor activity

In the present investigation, a Schiff base N'(1),N'(3)-bis(E)-(5-bromo-2-hydroxyphenyl)methylidene]benzene-1,3-d icarbohydrazide and its metal complexes have been synthesized and characterized. The DNA-binding studies were performed using absorption spectroscopy, emission spectra, viscosity measurements and thermal denatuaration studies. The experimental evidence indicated that, the Co(II), Ni(II) and Cu(II) complexes interact with calf thymus DNA through intercalation with an intrinsic binding constant K-b of 2.6 x 10(4) M-1, 5.7 x 10(4) M-1 and 4.5 x 10(4) M-1, respectively and they exhibited potent photo-damage abilities on pUC19 DNA, through singlet oxygen generation with quantum yields of 0.32, 0.27 and 0.30 respectively. The cytotoxic activity of the complexes resulted that they act as a potent photosensitizers for photochemical reactions. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Photochemical Deposition of Co-Ac Catalyst on ZnO Nanorods for Solar Water Oxidation

The preparation of ZnO nanorod films decorated with cobalt-acetate (CoAc) electrocatalyst and its activity for photoelectrolysis of water have been demonstrated. The photochemically prepared CoAc catalyst is chemically and morphologically similar to the electrochemically prepared CoAc catalyst. The on-set potential of oxygen evolution reaction is lower on CoAc-ZnO photoanode in relation to bare ZnO photoanode. There is a three to four fold increase in photooxidation current of OER due to the presence of CoAc co-catalyst on ZnO. Thus, the photochemically prepared CoAc on ZnO is an alternative and efficient co-catalyst for photoelectrochemical oxygen evolution reaction. The enhancement in photocatalytic activity of ZnO by the CoAc catalyst photochemically deposited from acetate buffer solution is significantly greater than the cobalt-phosphate (CoPi) co-catalyst deposited from phosphate buffer solution. (C) The Author(s) 2015. Published by ECS. All rights reserved.