"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF6607
ETF6607 "Alternatiivne ja tsükliline elektrontransport regulatsioon ja roll taimede fotosünteesis (1.01.2006−31.12.2009)", Agu Laisk, Tartu Ülikool, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF6607
Alternatiivne ja tsükliline elektrontransport regulatsioon ja roll taimede fotosünteesis
ALTERNATIVE AND CYCLIC ELECTRON TRANSPORT: REGULATION AND ROLE IN PLANT PHOTOSYNTHESIS
1.01.2006
31.12.2009
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.3. Geneetika 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)50,0
3. Terviseuuringud3.11. Terviseuuringutega seotud uuringud, näiteks biokeemia, geneetika, mikrobioloogia, biotehnoloogia, molekulaarbioloogia, rakubioloogia, biofüüsika ja bioinformaatika 1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)50,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikoolkoordinaator01.01.2006−31.12.2007
Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskondkoordinaator01.01.2008−31.12.2009
PerioodSumma
01.01.2006−31.12.2006180 000,00 EEK (11 504,10 EUR)
01.01.2007−31.12.2007184 440,00 EEK (11 787,86 EUR)
01.01.2008−31.12.2008184 440,00 EEK (11 787,86 EUR)
01.01.2009−31.12.2009177 062,00 EEK (11 316,32 EUR)
46 396,14 EUR
0,00

Assimilatoorjõu (ATP) ja reduktiivjõu (NADPH) õige stöhhiomeetria on kiire fotosünteesi toimumise üks peamisi eeltingimusi. Kloroplasti ATP süntaasi struktuuriuuringud on näidanud, et see stöhhiomeetria võib mitte olla tagatud lineaarsel elektronide/prootonite transpordil veelt CO2 -le. Järelikult, täiendav ATP süntees peab olema tagatud kas tsüklilise elektrontranspordiga ümber PSI või alternatiivse elektrontranspordiga teistele aktseptoritele kui CO2. Meie eelmise grandi ETF 5236 käigus töötasime välja meetodid alternatiivse ja tsüklilise elektrontranspordi mõõtmiseks lehtedes. Pilootkatsed näitasid, et tsükliline elektrontransport on olemas, kuid ei ole paardunud prootontranspordiga, mis ei võimalda ATP sünteesi. Alternatiivne elektrontransport, peamiselt selle kloroplasti malaadi dehüdrogenaasiga (MDH) seotud vorm paistavad olevat fotosünteesis esmatähtsad. Selles projektis me uurime malaadi dehüdrogenaasil põhineva alternatiivse elektrontranspordi kiirust ja regulatsiooni, tema seost CO2 assimilatsiooni kiirusega ja tema kohastumist keskkonnatingimustele. Kavatseme luua laboratooriumis võimalused geenitehnoloogilisteks manipulatsioonideks ja kasutada MDH geeni vaigistamise tehnikat Nicotiana benthamianis –el, et kontrollida selle valgu ekspressiooni tähtsust fotosünteesis. Võrdleme tsüklilise ja alternatiiv-elektrontranspordi rolle fotosünteesis.
Correct stoichiometry of the supply of the assimilatory power (ATP) and reducing power (NADPH) is the primary prerequisite for efficient photosynthesis in plants. Recent advances in the structure of the chloroplast ATP synthase suggest the necessary stoichiometry is not guaranteed by linear electron/proton transport from water to CO2. Consequently, additional ATP synthesis must be supported, either by cyclic electron flow around PSI or alternative electron flow to acceptors other than CO2. During our previous grant ETF 5236 we have worked out methods for the measurement of the cyclic and alternative electron flow in leaves. Preliminary experiments suggested cyclic flow exists, but is uncoupled from the proton transport and cannot support ATP synthesis. Alternative electron transport, especially its malate dehydrogenase-supported component seems to play the major role in photosynthesis. In this project we shall investigate the rate and control of the malate dehudrogenase-related alternative electron transport, its relation to CO2 fixation by RuBP carboxylase and adjustment to environmental conditions. Gene silencing techniques will be introduced in the laboratory and the malate dehydrogenase gene will be silenced in Nicotiana benthamianis, with an aim to check the importance of this enzyme in leaf photosynthesis. The roles of the alternative and cyclic electron flow in photosynthesis will be compared.

Vastutav täitja (1)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
Agu Laiskdoktorikraaderakorraline vanemteadurEST / ENG01.01.2006−31.12.2009

Põhitäitjad (5)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
Irina Bichelemagistrikraad (teaduskraad)taimefüsioloogia teadurEST / ENG01.01.2006−31.12.2009
Hillar Eichelmannmagistrikraad (teaduskraad)taimefüsioloogia teadurEST / ENG01.01.2006−31.12.2009
Vello OjadoktorikraadVanemteadurEST / ENG01.01.2006−31.12.2009
Evi Padudoktorikraadtaimefüsioloogia dotsentEST / ENG01.01.2006−31.12.2009
Eero TaltsdoktorikraadlaborantEST / ENG01.01.2006−31.12.2009
Publikatsioonid
Publikatsioonid
Laisk, A.; Eichelmann, H.; Oja, V. (2009). Leaf C3 photosynthesis in silico. Integrated carbon/nitrogen metabolism. In: Laisk, Agu; Nedbal, Ladislav; Govindjee (Ed.). Photosynthesis in silico. Understanding Complexity from Molecules to Ecosystems (295−322).. Dordrecht, The Netherlands: Springer. (Advances in Photosynthesis and Respiration; 29).
Laisk, A.; Edwards, G. (2009). Leaf C4 photosynthesis in silico: The CO2 concentrating mechanism. In: Laisk, Agu; Nedbal, Ladislav; Govindjee (Ed.). Photosynthesis in silico. Understanding Complexity from Molecules to Ecosystems (323−348).. Dordrecht, The Netherlands: Springer. (Advances in Photosynthesis and Respiration; 29).
Laisk, A; Nedbal, L; Govindjee, G. (2009). Photosynthesis in silico. Understanding Complexity from Molecules to Ecosystems. Dordrecht, The Netherlands: Springer.
Laisk, A.; Talts, E.; Oja, V.; Eichelmann, H.; Peterson, R. (2010). Fast cyclic electron transport around photosystem I in leaves under far-red light: a proton-uncoupled pathway? Photosynthesis Research, 103, 79−95.10.1007/s11120-009-9513-4.
Rasulov, B.; Copolovici, L.; Laisk, A.; Niinemets, Ü. (2009). Postillumination isoprene emission: in vivo measurements of dimethylallylpyrophosphate pool size and isoprene synthase kinetics in aspen leaves. Plant Physiology, 149 (3), 1609−1618.10.1104/pp.108.133512.
Rasulov, Bahtijor; Hüve, Katja; Välbe, Mikk; Laisk, Agu; Niinemets, Ülo (2009). Evidence that light, carbon dioxide, and oxygen dependencies of leaf isoprene emission are driven by energy status in hybrid aspen. Plant Physiology, 151, 448−460.
Eichelmann, H.; Talts, E.; Oja, V.; Padu, E.; Laisk, A. (2009). Rubisco in planta kcat is regulated in balance with photosynthetic electron transport. Journal of Experimental Botany, 1−12.10.1093/jxb/erp242 [ilmumas].
Laisk, A.; Oja, V.; Eichelmann, H. (2008). Alternative and cyclic electron flow: rate and role in potato leaves. In: Allen, J.F.; Gantt, E.; Golbeck, J.H.; Osmond, B. (Ed.). Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (913−916).. Springer.
Talts, E.; Oja, V.; Rämma, H.; Rasulov, B.; Anijalg, A.; Laisk, A. (2008). Dark inactivation of ferredoxin-NADP reductase and cyclic electron transport under far-red light in sunflower leaves. In: Allen, J.F.; Gantt, E.; Golbeck, J.H.; Osmond, B. (687−690).. Springer.
Oja, V.; Eichelmann, H.; Laisk, A. (2008). Equilibrium or disequilibrium? A dual-wavelength investigation of photosystem I donors. In: Allen, J.F.; Gantt, E.; Golbeck, J.H.; Osmond, B. (Ed.). Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (687−690).. Springer.
Eichelmann, H.; Talts, E.; Oja, V.; Rasulov, B.; Padu, E.; Laisk, A. (2008). Rubisco activity is is related to photosystem I in leaves. In: Allen, J.F.; Gantt, E.; Golbeck, J.H.; Osmond, B. (Ed.). Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis (853−856).. Springer.
Oja, V.; Eichelmann, H.; Laisk, A. (2007). Calibration of simultaneous measurements of photosynthetic carbon dioxide uptake and oxygen evolution in leaves. Plant and Cell Physiology, 48 (1), 198−203.
Talts, E.; Oja, V.; Rämma, H.; Rasulov, B.; Anijalg, A.; Laisk, A. (2007). Dark inactivation of ferredoxin-NADP reductase and cyclic electron flow under far-red light in sunflower leaves. Photosynthesis Research, 94 (1), 109−120.
Laisk, A.; Eichelmann, H.; Oja, V.; Talts, E.; Scheibe, R. (2007). Rates and roles of cyclic and alternative electron flow in potato leaves. Plant and Cell Physiology, 48 (11), 1575−1588.DOI:10.1093/pcp/pcm129.
Laisk, A.; Eichelmann, H.; Oja, V. (2006). C3 photosynthesis in silico. Photosynthesis Research, 90 (1), 45−66.10.1007/s11120-006-9109-1.
Laisk, Agu; Eichelmann, Hillar; Oja, Vello; Rasulov, Bahtijor; Rämma, Heikko (2006). Photosystem II cycle and alternative electron flow in leaves. Plant and Cell Physiology, 47 (7), 972−983.10.1093/pcp/pcj070.