The effect of triazine- and urea-type herbicides on photosynthetic apparatus in cucumber leaves

About a half of the herbicides used at present in agnculture inhibit the light reactions in photosynthesis. Triazines and phenylureas shut down the photosynthetic process in susceptible plants by binding to specific sites within the plants photosystem II (PS II) complex. Both of them bind at the QB site on the Dl protein of PS II, and prevent the transport of electrons between the primary electron acceptor Q and the plastoquinone (PQ). Herbicides can be highly toxic to human and animal health (triazines are possible human carcinogens). Their indiscriminate use has serious environmental implications, for example pollution of soil and water. We compare two heibicides to investigate the one of lowest environmental toxicity but of high toxicity to weeds

Photosynthetic activity of C₃ and C₄ plants under salt stress

W pracy wykazano, że działanie NaCl powoduje u pszenicy i kukurydzy obniżenie takich parametrów indukcji fluorescenci chlorofilu jak: maksymalna (potencjalna) wydajność kwantowa PS II (Fv/Fm), aktualna (fotochemiczna) wydajność kwantowa PS II (ΦPSII), wskaźnik witalności (Rfd) i współczynnik fotochemicznego wygaszania fluorescencji (qP), przy jednoczesnym wzroście wartości współczynnika niefotochemicznego wygaszania fluorescencji (qN). Obniżenie Fv/Fm, ΦPSII, Rfd, qP i podwyższenie qN były dużo wyraźniejsze u pszenicy należącej do roślin typu C₃, niż u kukurydzy należącej do typu C₄. Zaobserwowano, że w rezultacie zasolenia w liściach badanych roślin nastąpiła redukcja przewodności aparatów szparkowych i w konsekwencji ograniczenie transpiracji. Efekt ten był znacznie szybszy i głębszy w przypadku kukurydzy. Obecność jonów soli w podłożu spowodowała znaczne zahamowanie intensywności asymilacji CO₂ w liściach - dużo większe u pszenicy, niż u kukurydzy. Wyniki sugerują, że PS II kukurydzy (C₄) jest mniej wrażliwy na działanie stresu solnego, a sprawność fotosyntetycznego transportu elektronów w tych warunkach jest większa, niż u pszenicy (C₃). Wartości Rfd wykazały, że konwersja zaabsorbowanej energii i wykorzystanie produktów fazy świetlnej w reakcjach niezależnych bezpośrednio od światła są bardziej efektywne w przypadku kukurydzy. Pomiary przewodności szparkowej i transpiracji ujawniły, że kukurydza lepiej zapobiega utracie wody niż pszenica. Mimo silnego przymknięcia aparatów szparkowych wydajność asymilacji utrzymywała się u kukurydzy na wysokim poziomie.In wheat and maize leaves, NaCl in the nutrient solution decreased the potential quantum efficiency of PS II (Fv/Fm), actual quantum yield of PS II (ΦPSII), vitality index (Rfd) and photochemical quenching coefficient (qP) but increased the non-photochemical quenching coefficient (qN). The reduction of Fv/Fm, ΦPSII, Rfd, qP as well as the increase of qN was more marked in wheat than in maize treated with NaCl. High salinity in the rhizosphere lowered the leaf stomatal conductance (Gs) and, consequently, the transpiration rate (E). Those parameters were stronger reduced in maize than in wheat leaves. Also the rate of CO₂ assimilation was distinctly diminished by NaCl and its effect was much more pronounced in wheat. The above results suggest that in maize (C₄) the PS II is less sensitive to salt injuries and that the photosynthetic electron transport chain is more efficient than in wheat (C₃). The values of vitality index showed that energy conversion and its utilization in the carbon metabolism is much more efficient in maize. In addition, the changes in leaf stomata conductance and transpiration rate indicate that C₄ are relatively better adapted to prevent the loss of water than C₃. In spite of strong stomata closing, CO₂ assimilation rate in maize is less decreased than in wheat

Modyfikacje pomp protonowych plazmolemy i tonoplastu w warunkach stresu solnego

W pracy wykazano, że frakcja cytosolowa z korzeni ogórków traktowanych NaCl, stymulowała plazmolemową i tonoplastową ATPazę izolowaną z roślin nie poddanych działaniu soli. Stymulujący efekt frakcji cytosolowej był eliminowany przez wysoką temperaturę i staurosporynę. Wprowadzenie jonów wapnia z ekstraktem z roślin niepoddanych działaniu soli, do zawiesiny błon izolowanych z roślin również nietraktowanych solą, stymulowało pompy protonowe. Takie rezultaty sugerowały udział specyficznych białkowych kinaz, zależnych od wapnia w aktywacji ATPaz błonowych w warunkach stresu solnego. Doświadczenia z zastosowaniem W7, antagonisty kalmoduliny, zawęziły szeroką grupę kinaz do tych zależnych od kompleksu wapń-kalmodulina. Dodatkowo wykazano, że w błonach izolowanych z korzeni ogórków traktowanych NaCl funkcjonuje antyport Na⁺/H⁺, który wyrzuca nadmiar jonów sodu z cytoplazmy.The extract from NaCl treated cucumber roots stimulated both, the plasma membrane and tonoplast ATPases isolated from unstressed plants. Stimulatory effect of the extract from NaCl treated plants was eliminated by high temperature and staurosporine. On the other hand, addition of Ca²⁺ together with extract from unstressed plants to the membrane prepared from unstressed roots stimulated both proton pumps. Such results suggested a participation of specific Ca-dependent kinases in activation of the membrane ATPases under salt stress conditions. Experiments with W7, an antagonist of calmodulin, restricted a wide group of kinases to those dependent on the calcium-calmodulin complex. Furthermore, it was found that in membranes isolated from NaCl stressed cucumber roots operated the Na⁺/H⁺ antiport, which excluded sodium ions from cytoplasm