Photoinhibition of photosynthesis in intact bean leaves: Role of light and temperature, and requirement for chloroplast-protein synthesis during recovery

La fotoinhibicion de la fotosintesis se indujo en hojas intactas de Phaseolus vulgaris cultivado a una densidad de flujo de fotones de 300 micromoles/metro cuadrado/seg., mediante la exposicion a una densidad de flujo de fotones de 1400 micromoles/metro cuadrado/seg. La recuperacion posterior de la fotoinhibicion ocurrio a una temp. que oscilaba entre 5-35 grados centigrados y a una densidad de flujo de fotones de 20 o 140 micromoles/metro cuadrado/seg. o en completa oscuridad. La fotoinhibicion y recuperacion se observaron principalmente mediante emision de fluorescencia de la clorofila a 77 k pero tambien mediante la evolucion fotosintetica del O2. Tambien se determinaron los efectos de los inhibidores de la sintesis de proteina, cicloheximida y cloramfenicol, en la fotoinhibicion y recuperacion. Los resultados demuestran que la recuperacion fue dependiente de la temp. con tasas lentas por debajo de 15 grados centigrados y optimas a 30 grados centigrados. Se requirio luz para max. recuperacion, pero el proceso se saturo de luz a una densidad de flujo de fotones de 20 micromoles/metro cuadrado/seg. El cloramfenicol, mas no la cicloheximida, inactivo el proceso de reparacion, lo cual indica que la recuperacion involucro la sintesis de 1 o mas proteinas codificadas por los cloroplastos. Con cloramfenicol se demostro que la fotoinhibicion y la recuperacion ocurren concomitantemente. Por tanto, la dependencia del proceso de fotoinhibicion en la temp. estuvo en parte determinada por el efecto de la temp. en el proceso de recuperacion. Por tanto, la fotoinhibicion es la diferencia neta entre la tasa de dano y la tasa de reparacion. Se propone que la susceptibilidad a la fotoinhibicion de especies vegetales sensibles al enfriamiento a baja temp. es el resultado de las bajas tasas de recuperacion en este rango de temp. (RA-CIAT) spa

Photoinhibition of photosynthesis was induced in intact leaves of Phaseolus vulgaris grown at a photon flux density of 300 micromols/square meter/s, by exposure to a photon flux density of 1400 micromols/square/meter/s. Subsequent recovery from photoinhibition was followed at temp. ranging from 5 to 35 degrees Celsius and at a photon flux density of either 20 or 140 micromols/square meter/s or in complete darkness. Photoinhibition and recovery were monitored mainly by chlorophyll fluorescence emission at 77 k but also by photosynthetic O2 evolution. The effects of the protein-synthesis inhibitors, cycloheximide and chloramphenicol, on photoinhibition and recovery were also determined. The results demostrate that recovery was temp.- dependent with rates slow below 15 degrees Celsius and optimal at 30 degrees Celsius. Light was required for max. recovery but the process was light-saturated at a photon flux density of 20 micromols/square meter/s. Chloramphenicol, but not cycloheximide, inactivated the repair process, indicating that recovery involved the synthesis of 1 or more chloroplast-encoded proteins. With chloramphenicol, it was shown that photoinhibition and recovery occurred concomitantly. The temp.-dependency of the photoinhibition process was, therefore, in part determined by the effect of temp. on the recovery process. Consequently, photoinhibition is the net difference between the rate of damage and the rate of repair. The susceptibility of chilling-sensitive plant species to photoinhibition at low temp. is proposed to result from the low rates of recovery in this temp. range. (AS) eng