Measurement of low temperature fluorescence spectra of Arabidopsis thaliana blanched seedlings. Comparison of wild type plants and selected mutants.

Światło jest istotnym czynnikiem regulacji rozwoju roślin okrytonasiennych. Promieniowanie elektromagnetyczne steruje tzw. zielenieniem rośliny, co związane jest z biosyntezą sprawnego aparatu fotosyntetycznego, w tym indukuje jedną z reakcji szlaku biosyntezy chlorofilu- podstawowego barwnika fotosyntetycznego, obecnego w chloroplastach. Dzięki temu zielonemu pigmentowi możliwe jest przeprowadzanie fotosyntezy, w wyniku której rośliny są w stanie wytwarzać związki chemiczne, korzystając z energii zaabsorbowanego promieniowania elektromagnetycznego. Podstawową metodą badania biosyntezy aparatu fotosyntetycznego jest niskotemperaturowa (77 K) spektroskopia fluorescencyjna. Metoda ta pozwoliła na rozróżnienie chlorofili oraz produktów pośrednich biosyntezy chlorofili znajdujących się w różnym otoczeniu molekularnym. Jednym z przykładów informacji pozyskiwanych dzięki spektroskopii fluorescencyjnej, jest możliwość detekcji w próbce protochlorofilidu ulegającego fotoredukcji pod wpływem błysku światła (tj. w kompleksie z enzymem (LPOR)) oraz protochlorofilidu nie związanego w kompleks, który nie ulega reakcji fotoredukcji.W doświadczeniach wykorzystano 4 dniowe, hodowane sterylnie siewki Arabidopsis thaliana (Rzodkiewnika pospolitego). Sporządzone próbki umieszczano w kapilarach pomiarowych, bezpośrednio po każdym doświadczeniu i natychmiast zamrażano w ciekłym azocie. Następnie badany materiał umieszczono w spektrometrze Perkin Elmer LS50B w celu rejestracji widm fluorescencji, w temperaturze 77 K. Pomiary dotyczyły zbierania widm dla liścieni etiolowanych rośliny typu dzikiego, mutanta N502620 z zahamowaną syntezą lipidu MGDG, mutanta N524295, który nie posiadał genu cao, katalizującego przekształcenie chlorofilu a w chlorofil b. Analizie poddano również spektra pochodzące od roślin poddanych krótkotrwałemu błyskowi światła, a także ciągłemu naświetlaniu przez określony czas dwóch, czterech, sześciu i pół oraz dwudziestu czterech godzin.Otrzymane widma rozłożono na funkcje Gaussa za pomocą programu "OriginPro 9.1", a następnie wyznaczono położenia oraz szerokości połówkowe występujących w widmach pasm fluorescencji. Następnie obliczono średnie arytmetyczne wraz z błędami statystycznymi dla każdej z serii pomiarów.Dzięki badaniom prowadzonym na modelowej roślinie, jaką jest Rzodkiewnik pospolity, uzyskujemy szansę na głębsze poznanie mechanizmów kierujących wzrostem i rozwojem organizmów roślinnych. Doświadczenia te są wstępem do rozwiązania zagadki wielu chorób roślin, pozwolą na walkę z ich pasożytami, a co za tym idzie, być może zwiększą w przyszłości zbiory plonów, zadowalając rolników i nas jako konsumentów.

The light is an important factor in regulating the development of angiosperms. Electromagnetic radiation controls the biosynthesis of efficient photosynthetic apparatus, including induction of the reactions in the biosynthetic pathway of the basic photosynthetic pigment- chlorophyll, present in chloroplasts. Thanks to green pigment it is possible for plants, to perform photosynthesis by which they are able to produce chemical compounds, necessary for their lifes, using the energy of the absorbed electromagnetic radiation.The fundamental method of testing the biosynthesis of photosynthetic apparatus is a low temperature (77 K) fluorescence spectroscopy.This method made it possible to distinguish between chlorophyll and chlorophyll biosynthesis intermediates, that occures in different molecular environments.One example of the information obtained by fluorescence spectroscopy, it is possibility to detect in a sample protochlorophyllide which is reducing under the influence of a flash of light, in the complex with the enzyme called LPOR, and protochlorophyllide which is not bounded to the enzym.The study used etiolated seedlings of Arabidopsis thaliana and seedlings irradiated by a certain time. Then they their fluorescence spectra was recorded and subjected to comparative analysis. Thanks to research carried out on the model plant, which is the Arabidopsis thaliana, we get the chance to get a deeper knowledge of the mechanisms guiding the growth and development of plant organisms. These experiences are a prelude to solve the puzzle of many plant diseases, to battle with their parasites, and thus, may increase in the future harvest yields, pleasing the farmers and us as consumers.