Photosynthetic responses and photoprotective mechanisms of tree species under stress conditions  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
43646
Type K
Principal investigator Sárvári, Éva
Title in Hungarian Hazai fafajok fotoszintézisválaszai és fotoprotektív mechanizmusai stresszkörülmények közt
Title in English Photosynthetic responses and photoprotective mechanisms of tree species under stress conditions
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Department of Plant Physiology and Molecular Plant Biology (Eötvös Loránd University)
Participants Fodor, Ferenc
Gáspár, László
Keresztes, Áron
Király, István
Láng, Ferenc
Mészáros, Ilona
Nyitrai, Péter
Szigeti, Zoltán
Veres, Szilvia
Starting date 2003-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 9.400
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Erdőalkotó fafajainkon laboratóriumi és szabadföldi körülmények közt azt vizsgáltuk, hogyan változtatja meg a stressz minősége, erőssége, illetve a növény fejlettségi állapota a fotoszintézissel kapcsolatos stresszvédő mechanizmusokat. A kis dózisú nehézfémstressz a citokinin szint növelésével stimulálta a fotoszintézist. A közepes nehézfém (Cd) dózis hatásait kiváltó legfontosabb tényezők a Fe hiány (a tünetek a vastáplálás emelésével megszüntethetők) és a fotoszintézisgátlás okozta relatív fényfelesleg. A fényfelesleg miatt megjelenő oxidatív stressz a kezelés folyamán mérséklődött. A kifejlett levelekben a CO2-megkötés sztómazáródás miatti gátlását elsősorban a fotorespiráció erősödése védte ki, míg a fejlődő levelekben fotokémiai (víz-víz ciklus) és nem-fotokémiai kioltó folyamatok, amihez a violaxantin ciklus aktivitás és az antenna (Lhc) összetétel transzkripciós szinten szabályozott változásai is hozzájárulhattak, egyaránt szerepet játszottak. Termőhelyi/szabadföldi körülmények közt a tölgy és bükk a levélnövekedés kezdeti időszakában volt a legérzékenyebb a fotoinhibícióra. A megemelt UV-B sugárzás fokozta a fotoinhibiciós érzékenységet. A védelemben a nem-fotokémiai disszipáló mechanizmusok voltak a legfontosabbak, szoros összefüggésben a xantofill-, illetve a tölgyfajoknál újonnan kimutatott lutein-epoxid ciklus működésével. Emellett, a Cd stesszt is beleértve, fontos szerepe volt a különleges fényvédő vegyületek (flavonoidok és még nem azonosított vegyületek) felhalmozódásának.
Results in English
In laboratory and field experiments, effects of stresses (heavy metals, UV-B) of different strength were studied on photosynthesis and related protective mechanisms in leaves of forest-tree species being in different developmental stage. Photosynthesis was stimulated by low-dose heavy metal treatments due to the elevated level of cytokinins in leaves. The most important impacts of moderate heavy metal (Cd) doses on photosynthesis were the Cd-induced iron deficiency (symptoms could be eliminated by increased Fe supply) and the relative light excess due to the inhibition of photosynthesis. Light excess induced oxidative stress was diminished during the treatment. Inhibition of CO2 fixation due to Cd-induced decrease in stomatal conductance was counterbalanced by the increased activity of photorespiration in leaves treated in photosynthetically competent stage, while both photochemical (water-water cycle) and non-photochemical mechanisms, which included violaxanthin cycle activity and changes in the antenna composition regulated at transcriptional level, contributed to the protection of newly emerging leaves. In field experiments, oak and beech species showed the highest sensitivity to photoinhibition at the beginning of leaf development, and the sensitivity was enhanced under elevated UV-B. Non-photochemical quenching connected with the activities of xanthophyll cycle and the newly discovered lutein-epoxid cycle was the protective mechanisms of utmost importance. Accumulation of light-protective substances such as flavonoids and yet unidentified ones (Cd stress) was also important.
Full text http://real.mtak.hu/1173/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Sárvári É, Gáspár L, Szegi P, Basa B, Solti Á, Nyitrai P, Mészáros I: Photosynthetic acclimation under Cd stress in poplar, Book of Abstracts of XV. FESPB Congress, Lyon, France, RAS02-118, 2006
Nyitrai P, Bóka K, Gáspár L, Sárvári É, Keresztes Á: Kis dózisú stresszorok stimuláló hatása levágott bab levelek fejlodésére, V. Magyarországi Fotoszintézis Konferencia, Noszvaj, 2003, Összefoglalók, 2003
Gáspár L, Sárvári É, Szigeti Z: Cadmium toxicity and iron deficiency in poplar leaves detected by fluorescence imaging, 10th Congress of the European Society for Photobiology, Vienna, 2003 Abstract Book: p.108, 2003
Sárvári É, Gáspár L, Fodor F, Cseh E: Cd és Pb hatása a klorofill-proteinek akkumulációjára magasabbrendu növényekben, V. Magyarországi Fotoszintézis Konferencia, Noszvaj, 2003, Összefoglalók, 2003
Gáspár, A., Veres, Sz., Láposi, R., Mészáros, I.: Szubmontán bükkös fás szárú újulatának növekedési és vízforgalmi jellemzoi kontrasztos termohelyeken, VI. Magyar Ökológus Kongresszus, Gödöllő, 2003. Összefoglalók, p. 101, 2003
Láposi R., Veres, Sz., Gáspár, A., Mile, O., Bai, E., Mészáros, I.: A jelenlegi UV-B sugárzás kiszűrésének hatásai a bükk (F. sylvatica L.) és a magas kőris (F. excelsior L.) csemeték fotoszintézis aktivitására és pigmentösszetételére, V. Magyarországi Fotoszintézis Konferencia, 2003. szeptember 15-16., Noszvaj, Előadások és Poszterek Összefoglalói, E 12., 2003
Láposi, R., Veres, Sz., Gáspár, A., Mészáros, I: Az UV-B sugárzás hatása a Fagus sylvatica L. és a Fraxinus excelsior L. csemeték ökofiziológiai sajátosságaira, VI. Magyar Ökológus Kongresszus, Gödöllő, 2003. Összefoglalók, p. 166, 2003
Nyitrai P, Gáspár L, Bóka K, Mayer M, Sárvári É, Keresztes Á: Low-dose stressors-induced rejuvenation in detached bean leaves., (Abstracts of 14th FESPB Congress, Cracow), Acta Physiol. Plant 26S: 219, 2004
Sárvári É, Gáspár L, Kröpfl K, Fodor F, Cseh E: Comparison of the effects of Cd toxicity with iron and manganese deficiency on thylakoid development in poplar., (Abstracts of 14th FESPB Congress, Cracow), Acta Physiol. Plant. 26S: 210, 2004
Gáspár L, Láng F, Fodor F, Cseh E, Sárvári É: Comparison of the effects of water deficiency and Cd stress on the photosynthetic apparatus of poplar., Book of Abstracts of the13th Intern. Congr. Photosynth., Montreal, Canada, p. 174., 2004
Fodor F, Sárvári É, Cseh E, Balczer T, Szigeti Z, Záray Gy: Effect of Cd on the iron re-supply induced formation of chlorophyll-protein complexes., XII International Symposium on Iron Nutrition and Interactions in Plants, Tokyo, Japan (E)., 2004
Mészáros I, Láposi R., Veres Sz, Sárvári É, Gáspár A, Bai E, Oláh V, Lakator Gy: Effects of supplemental UV-B radiation on photosynthesis performance and UV-B absorbing compounds in leaves of two oak species., Acta Biol. Szeged. 49: 165-166, 2005
Sárvári É, Gáspár L, Kröplf K, Keresztes Á, Veres Sz, Mészáros I, Fodor F, Cseh E: A Cd stressz által okozott vízhiány lehetséges hatása a fotoszintetikus apparátus kialakulására, 8. Magyar Növényélettani Kongresszus, előadás, 2005
Mészáros I: A fotoszintézis teljesítmény és a fotoprotektív folyamatok változásai termőhelyi feltételek között, Növényi élet és a stressz (Jávor A, szerk.) DE ATC Debrecen, pp. 75-82, 2003
Mészáros I, Láposi R., Veres Sz, Sárvári É, Bai E, Gáspár A, Oláh V, Lakator Gy: Effects of supplemental UV-B radiation on photochemical activity, photosynthetic pigments and UV-B absorbing compounds in two oak species., International Botanical Congress, Vienna, előadás, 2005
Gáspár L, Kovács S, Szikora Sz, Cseh E, Baron M, Sárvári É: Comparison of the effects of glycinebetaine and N-(phosphonomethyl)-sarcosine on photosynthesis in poplar, Book of Abstracts of XV. FESPB Congress, Lyon, France, RAS02-036, 2006
Láposi, R., Veres, Sz., Mészáros, I: A bükk (Fagus sylvatica L.) UV-B sugárzás érzékenységének ökofiziológiai vizsgálata, V. Erdő és Klíma Konferencia, Mátrafüred, 2006
Mészáros I, Veres Sz, Koncz P, Oláh V, Sárvári É, Lévai L, Szöllősi E, Lakatos G: Leaf growth, photochemical efficiency and pigment composition in sun and shade canopy layers of co-existing Quercus petraea L and Quercus cerris L. trees during contrasti, Book of Abstracts of XV. FESPB Congress, Lyon, France, p.190, 2006
Láposi, R., Veres, Sz., Gáspár, A., Mészáros, I.: Az UV-B sugárzás hatása a Carpinus betulus L. csemeték pigmentösszetételére és fotoszintézis-aktivitására, 7. Magyar Ökológus Kongresszus, 2006. szeptember 4-6., Budapest. Előadások és poszterek összefoglalói. p.130., 2006
Mészáros I: Fotoszintézis teljesítmény, fényhasznosulás és fényvédelmi folyamatok termőhelyi feltételek között., 7. Magyar Ökológus Kongresszus, 2006. szeptember 4-6., Budapest. Előadások és poszterek összefoglalói. p.143., 2006
Mészáros, I., Láposi, R., Veres, Sz., Oláh V., Koncz, P., Lakatos, Gy: UV-B sugárzás hatása a kocsánytalan tölgy és a kocsányos tölgy leveleinek fotoszintetikus aktivitására és flavonoid tartalmára, V. Erdő és Klíma Konferencia, Mátrafüred, 2006
Mészáros,I, Láposi, R., Veres, Sz., Sárvári, É., Oláh, V., Lakatos, G.: Physiological responses of sessile oak and pedunculate oak to supplemental UV-B radiation, 3rd EPSO Conference: Plant Dynamics: from molecules to ecosystems, Visegrád, Hungary. p116., 2006
Kovács E, Sárvári É, Nyitrai P, Cseh E, Keresztes Á: Histological and ultrastructural changes in detached cucumber leaves during root development, Proceedings of 8th Multinational Congress on Microscopy (eds. Nebesárová J, Hozák P), Prague, Czech Republic, 2007
Nyitrai P, Bóka K, Sárvári É, Keresztes Á: Reverting senescence by low-dose stressors in bean leaves, Proc. 13th Eur. Microscopy Congr., Antwerp, Vol. 3, pp 469-470, 2004
Szegi P, Basa B, Solti Á, Gáspár L, Lévai L, Láng F, Tamás L, Mészáros I, Sárvári É: Time course of the appearance of Cd effects on photosynthetically competent poplar leaves, Proceedings of 14th International Congress on Photosynthesis, Glasgow 22-27 July 2007 (in press), 2007
Solti Á, Szegi P, Gáspár L, Lévai L, Szigeti Z, Sárvári É: Cd-induced inhibition of photosynthesis can be recovered by elevated Fe supply, Abstracts of 2nd World Conference of Stress. Cell Stress Chaperones online 12: 4G-07-P, 2007
Szegi P, Solti Á, Gáspár L, Mészáros I, Sárvári É: Kinetics of photosynthetic responses and development of protective mechanisms during Cd stress in poplar, Abstracts of 2nd World Conference of Stress. Cell Stress Chaperones online 12: 4G-06-P, 2007
Gáspár László: A Cd-stressz, a vashiány és a vízháztartási zavarok összefüggéseinek vizsgálata. Protektív mechanizmusok, PhD disszertáció, 2008
Solti Á, Szegi P, Basa B, Mészáros I, Sárvári É: Alleviation of Cd induced inhibition of photosynthesis under long-term Cd treatment in poplar, Cereal Res. Commun. (accepted), 2008
Mészáros, I.: Az indikátor fafajok adaptációjának és toleranciájának ökofziológiai jellemzése, V. Erdő és Klíma Konferencia, Mátrafüred, 2006
Veres, Sz., Láposi, R., Oláh, V., Lévai, L., Koncz, P., Szőllősi, E., Mészáros, I.: Eltérő bükk származások összehasonlító ökofiziológiai jellemzése, V. Erdő és klíma konferencia, Mátrafüred, 2006. október 25-27, 2006
Mészáros, I., Veres, S., Láposi, R., Koncz, P., Oláh, V., Sárvári, É., Lakatos, G.: Ecophysiological traits of beech sapling regenerating in contrasting habitats, Workshop of COST Action 52: Evaluation of beech genetic resources for sustainable forestry. Berlin, 30 May. 1 June 2007., 2007
Láposi, R., Mészáros, I.: Az UV-B sugárzás potenciális hatásai a növényekre és jelentősége a növénytermesztésben, Növénytermelés, 54: 355-374, 2005
Mészáros, I., Veres, Sz., Kanalas, P., Oláh, V., Szőllősi, E., Sárvári, É., Lévai, É., Lakatos, Gy: Leaf growth and photosynthetic performance of two co-existing oak species in contrasting growing seasons, Acta Silv. Lign., 3:7-20, 2007
Kanalas, P, Veres, Sz., Lévai, L., Sárvári, É., Mészáros, I.: Interactive effects of UV-B radiation and water stress on leaf water relations and phosynthesis of sessile oak (Quercus petraea L.), Cer. Res.Commun., 36: (accepted), 2008
Mészáros, I.,Veres, Sz., Szőllősi, E., Kanalas, P., Sárvári, É: Ecophysiological traits of beech regenerating in contrasting environmental conditions, Cer. Res.Commun., 36: (accepted), 2008
Szőllősi, E., Koncz, P., Kanalas, P., Veres, Sz., Mészáros, I.: Effects of drought on some ecophysiological traits of sessile oak (Quercus petraea L.), Cer. Res.Commun., 36: (accepted), 2008
Láposi, R., Veres, S, Lakatos, G., Oláh, V., Mészáros, I.: Responses of leaf traits of beech (Fagus sylvatica L.) saplings to supplemental UV-B radiation and UV-B exclusion, Agricultural and Forest Meteorology (közlésre benyújtva), 2008
Láposi, R., Veres, Sz., Mészáros, I.: Ecophysiological study on tolerance of beech to UV-B radiation, Acta Silv. Lign., (közlésre benyújtva), 2008
Solti Á, Gáspár L, Mészáros I, Szigeti Z, Lévai L, Sárvári É: Cd-induced inhibition of photosynthesis can be recovered by elevated Fe supply in poplar (Populus glauca Haines 1906 var. Kopeczkii), Plant Cell Environ (közlésre benyújtva), 2008
Láposi Réka: Az UV-B sugárzás hatása a Fagus sylvatica L. és a Fraxinus excelsior L. pigmentösszetételére és fotoszintézis-aktivitására, PhD értekezés, 2006
Nyitrai P, Bóka K, Gáspár L, Sárvári É, Keresztes Á: Rejuvenation of ageing bean leaves under the effect of low-dose stressors, Plant Biol. 6: 708-714, 2004
Fodor F, Gáspár L, Morales F, Gogorcena Y, Lucena JJ, Cseh E, Kröpfl K, Abadia J, Sárvári É: The effect of two different iron sources on iron and cadmium allocation in cadmium exposed poplar plants (Populus alba L), Tree Physiol., 25: 1173-1180., 2005
Koncz, P., Gáspár, A., Oláh, V., Elek, L., Lakatos, G., Mészáros, I.: Variability of leaf growth characteristics in the canopy of sessile oak and Austrian oak, Acta Biol. Szegediensis, 49: 149-150, 2005
Kovács S, Gáspár L, Cseh E, Kröpfl K, Sárvári É: Protective effects of phosphonomethyl-sarcosine against the copper and cadmium induced inhibition of leaf development in poplar, Acta Biol. Szeged. 49: 61-63, 2005
Láposi R, Veres Sz, Mile O, Mészáros I: Effects of supplemental UV-B radiation on the photosynthesis - physiological properties and flavonoid content of beech seedlings (Fagus sylvatica L.) in outdorr condition, Acta Biol. Szeged. 49: 151-153, 2005
Sárvári É: Effects of heavy metals on chlorophyll-protein complexes in higher plants: Causes and consequences., Handbook of Photosynthesis (M. Pessarakli, ed.) Marcell Dekker Inc. pp. 865-888., 2005
Gáspár L, Sárvári É, Morales F, Szigeti Z: Presence of ‘PSI free’ LHCI and monomeric LHCII and subsequent effects on fluorescence characteristics in lincomycin treated maize., Planta, 223: 1047-1057, 2006
Kovács E, Sárvári É, Nyitrai P, Darók J, Cseh E, Láng F, Keresztes Á: Structural-functional changes in detached cucumber leaves and modelling these by hormone-treated leaf discs, Plant Biol., 2007
Láposi, R., Veres, Sz., Mészáros, I.: A bükk (Fagus sylvatica L.) UV-B sugárzás érzékenységének ökofiziológiai vizsgálata, Mátyás, Cs, Víg, P. (eds): Erdő és Klíma V. pp.199-212, 2007
Mészáros, I., Koncz, P., Veres, Sz., Oláh, V., Kanalas, P. Szőllősi, E.: A kocsánytalan tölgy és a csertölgy ökofiziológiai sajátosságai kontrasztos időjárású években, Mátyás, Cs, Víg, P. (eds) Erdő és Klíma V. pp.183-198, 2007



Back »