"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8283
ETF8283 "Assimilatoor- ja taandusjõu tasakaalustamine fotosünteesi käigus – tsüklilise ja alternatiivse elektrontranspordi roll (1.01.2010−31.12.2013)", Agu Laisk, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Molekulaar- ja Rakubioloogia Instituut.
ETF8283
Assimilatoor- ja taandusjõu tasakaalustamine fotosünteesi käigus – tsüklilise ja alternatiivse elektrontranspordi roll
Balancing assimilatory and reducing power during photosynthesis – the role of cyclic and alternative electron flows
1.01.2010
31.12.2013
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.12. Bio- ja keskkonnateadustega seotud uuringud, näiteks biotehnoloogia, molekulaarbioloogia, rakubioloogia, biofüüsika, majandus- ja tehnoloogiauuringudP330 Bioenergeetika 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
PerioodSumma
01.01.2010−31.12.2010192 000,00 EEK (12 271,04 EUR)
01.01.2011−31.12.201112 271,20 EUR
01.01.2012−31.12.201212 271,20 EUR
01.01.2013−31.12.201312 271,20 EUR
49 084,64 EUR
48572,85

Meie labori teadustöö on aastaid olnud orienteeritud kindlale eesmärgile – mõista taimede fotosünteesi kiirust määravaid ja piiravaid tegureid. Selles suunas liikudes oleme praeguseks keskendunud protsessidele, mis määravad assimilatoorjõu (ATP) ja reduktiivjõu (NADPH) stöhhiomeetrilise bilansi. Käesoleva projekti fookuses on mehhanitsistlikud seosed lämmastiku ja süsiniku metabolismi vahel fotosünteesis, mis (loodetavasti) laiemalt määravad valkude ja karbohüdraatide tasakaalu taimedes, sealtkaudu aga on seotud valkude hulgaga eluslooduses üleüldse. Põhiidee pärineb meie oma labori viimastest tulemustest, mis näitavad et fotosünteesi käigus ATP/NADPH tasakaalu ei reguleerita mitte tsükliliese fosforüülimise abil, nagu üldiselt usutakse, vaid nitriti reduktsioon seatakse niimoodi, et vastav elektronide voog tasakaalustab ATP kaod, mis kuluvad sekundaarses metabolismis, eelkõige tärklise sünteesis. Probleem on seotud ka fotosünteesi valgusreaktsioonide (valguse neeldumine, elektronide transport, ATP süntees) ja pimereaktsioonide (CO2 fikseerimine, süsiniku taandamine, Calvin-Bensoni tsükkel, lõpp-produktide süntees) võimsuse omavahelise tasakaalustamisega. Me uurime ka, kuidas CO2 siduva ensüümi Rubisco aktivatsioonitaset reguleeritakse vastavuses elektrontranspordi kiirusega. Selleks esitatakse hüpotees, et Rubisco Aktivaas viiakse aktiivsesse ATP-vormi tülakoidi membraanidel seoses elektrontranspordi ja sellega kaasneva ATP sünteesiga.
The long-lasting efforts of our laboratory have been aimed at understanding rate determining and controlling factors in plant photosynthesis. Presently we have foccussed our efforts to understanding processes regulating the stoichiomety of assimilatory (ATP) and reductive (NADPH) power. This grant proposal is focussed on mechanistic relationships between nitrogen and carbon metabolism, (hopefully) determining inevitable interdependenceies between protein and carbohydrate compounds in plants, and via these may throw light on the budget of proteins in nature generally. The idea is based on recent results from our laboratory, showing that ATP/NADPH stoichiometry is not adjusted by cyclic photophosphotylation, as generally believed, but nitrite reduction is adjusted such that the corresponding electron flow balances ATP losses consumed for secondary metabolism, starch synthesis first of all. The problem is related to balancing the capacities of light reactions (light absorption, electron transport, ATP synthesis) and dark reactions (CO2 fixation, carbon reduction, Calvin-Benson cycle, end product synthesis). We shall also investigate how the activation state of Rubisco (the CO2 fixation enzyme) is adjusted in correspondence with the capacity of light reactions via the ATP-related Rubisco Activase mechanism.

Vastutav täitja (1)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
Agu Laiskdoktorikraaderakorraline vanemteadurEST / ENG01.01.2010−31.12.2012

Põhitäitjad (4)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
Hillar Eichelmannmagistrikraad (teaduskraad)taimefüsioloogia teadurEST / ENG01.01.2010−31.12.2013
Vello OjadoktorikraadEST / ENG01.01.2010−31.12.2013
Evi Padudoktorikraadtaimefüsioloogia dotsentEST / ENG01.01.2010−31.12.2013
Eero TaltsdoktorikraadEST / ENG01.01.2010−31.03.2012
Projektid
Projekt
SF0180045s08; "Fotosünteesi regulatsioon seoses sekundaarse metabolismiga lämmastiku ja isopreeni näitel"; Agu Laisk;
Publikatsioonid
Publikatsioonid
Laisk, Agu; Oja, Vello; Eichelmann, Hillar (2012). Oxygen eveolution and chlorophyll fluorescence from multiple turnover light pulses: charge recombination in photosystem II in sunflower leaves. Photosynthesis Research, 113, 145−155.10.1007/s11120-012-9751-8.
Oja, Vello; Laisk, Agu (2012). Photosystem II antennae are not energetically connected: evidence based on flash-induced O2 evolution and chlorophyll fluorescence in sunflower leaves. Photosynthesis Research, 114 (1), 15−28.10.1007/s11120-012-9775-0.
Laisk, Agu;Oja, Vello; Eichelmann, Hillar; Dall'Osto, Luca (2014). Action spectra of photosystems II and I and quantum yield of photosynthesis in leaves in State 1. Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics, 1837 (2), 315−325.10.1016/j.bbabio.2013.12.001.
Rasulov, Bahtijor; Bichele, Irina; Laisk, Agu; Niinemets, Ülo (2014). Competition between isoprene emission and pigment synthesis during leaf development in aspen. Plant, Cell and Environment, 37 (3), 724−741.10.1111/pce.12190.
Laisk, Agu; Oja, Vello (2013). Thermal phase and excitonic connectivity in fluorescence induction. Photosynthesis Research, 117, 431−448.10.1007/s11120-013-9915-1.
Rasulov, B.; Hüve, K.; Laisk, A.; Niinemets, Ü. (2011). Induction of a longer term component of isoprene release in darkened aspen leaves: origin and regulation under different environmental conditions. Plant Physiology, 156 (2), 816−831.
Oja, Vello; Eichelmann, Hillar; Laisk, Agu (2011). Oxygen evolution from single- and multiple-turnover light pulses: temporal kinetics of electron transport through PSII in sunflower leaves. Photosynthesis Research, 110 (2), 99−109.10.1007/s11120-011-9702-9.
Eichelmann, H.; Oja, V.; Peterson, R.; Laisk, A. (2011). The rate of nitrite reduction in leaves as indicated by O2 and CO2 exchange during photosynthesis. Journal of Experimental Botany, 62, 2205−2215.
Oja, V.; Eichelmann, H.; Laisk, A. (2011). The size of the lumenal proton pool in leaves during induction and steady-state photosynthesis. Photosynthesis Research, 110 (2), 1−16.DOI10.1007/s11120-011-9697-2.
Oja, V.; Eichelmann, H.; Anijalg, A.; Rämma, H.; Laisk, A. (2010). Equilibrium or disequilibrium? A dual-wavelength investigation of photosystem I donors. Photosynthesis Research, 103 (3), 153−166.10.1007/s11120-010-9534-z.
Rasulov, B.; Hüve, K.; Bichele, I.; Laisk, A.; Niinemets, Ü. (2010). Temperature response of isoprene emission in vivo reflects a combined effect of substrate limitations and isoprene synthase activity: a kinetic analysis. Plant Physiology, 154 (3), 1558−1570.
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.
Laisk, Agu;Oja, Vello; Eichelmann, Hillar; Dall'Osto, Luca (2014). Action spectra of photosystems II and I and quantum yield of photosynthesis in leaves in State 1. Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics, 1837 (2), 315−325.10.1016/j.bbabio.2013.12.001.
Laisk, Agu (2011). Usun, et mõistan. Parmasto, Erast; Laisk, Agu; Kaljo, Dimitri (Toim.). Teadusmõte Eestis (6). Elu- ja maateadused (57−71).. Tallinn: Eesti Teaduste Akadeemia.
Juhendamised
Juhendamised
Eero Talts, doktorikraad, 2010, (juh) Agu Laisk; Vello Oja, Photosynthetic Cyclic Electron Transport - Measurement and Variably-coupled Mechanism (Tsükliline elektrontransport taimedes - selle mõõtmine ning mehhanism), Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Molekulaar- ja Rakubioloogia Instituut.