옥수수 분리 엽록체에서의 엽록소 형광의 소멸과 광계 2의 Quantum Yield = Quenching of Chlorophyll Fluorescence and Quantum Yield of Photosystem II in Isolated Maize Mesophyll Chloroplasts

국문 초록 (Abstract)

옥수수 엽육세포의 분리엽록체를 이용하여 환경요인(광 및 온도)에 따른 산소소비량과 방출되는 형광을 측정하여, 형광소멸 요인을 조사하고 이들과 광계 2의 quantum yield와의 관계를 알아보고자 하였다. 고등식물에 있어 틸라코이드 막은 흡수된 빛의 분포 및 소실을 조절하는 수개의 기작을 가지며, 이들은 내외의 여러 요인들에 의하여 조절되어진다(Horton et al., 1989), 'Light doubling techniques' 와 달리 DCMU처리에 의한 방법은 energy-dependent quenching(qE)을 확실히 구별할 수 있는 장점이 있다. 광의 세기가 낮을 때는 photochemical quenching(qQ)이 형광소멸의 주된 요인임을 알 수 있으며, 광의 세기가 높을수록 non-photochemical quenching(qNP)이 주된 요인이었다. qQ와 산소소비량에 대한 quantum yield$({\Phi}_s)$사이에는 nonlinear한 관계를 보였으며, 이는 높은 광에서 광계 2의 quantum yield(intrinsic yield, $({\Phi}_p)$의 감퇴를 나타낸다 하겠다. ${\Phi}_p$는 광도의 증가에 따라 감퇴하였으며, qE와 역비례 관계를 보였으나 ${\Phi}_p$의 감퇴는 qE의 상승에 기인하기 보다는 pH변화 등 다른 요인의 영향일 것이다. 온도상승에 따라 산소소비량은 증가하였으나, qE, qR 및 qNP는 계속적인 감소경향을 보였다. 한편, $(F_v){_m/F_m}$와 ${\Phi}_p$와의 관계는 변화양상이 매우 유사하여 linear관계를 가질 것으로 사료되며, 이와 같은 관계를 가질 경우, 안테나에서의 열손실이 중요한 요인으로 작용할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The relationship between quantum yield of photosystem II and quenching component of chlorophyll fluorecene has been investigated through a series of experiments on isolated maize mesophyll chloroplasts. The thylakoid membranes of higher plants possess several mechanisms that control both the distribution and the rate of dissipation of absorbed light. These mechanism allow regulation by external and internal factors. By using DCMU addition techniques, there is an advantage to be able to distinguish energy-dependent quenching (qE) from other components of non-photochemical quenching (qNP). At low light intensity, photochemical quenching (qQ) is major component of chlorophyll fluorescence quenching, while at high light intensity, qNP is major one, The relationship between qQ ans quantum yield of oxygen evolution $({\Phi}_s)$ with incident light intensity was showed. The nonlinear relation is indicative of the decline in the intrinsic yield of photosystem II $({\Phi}_p)$ at high light intensity. ${\Phi}_p$ declined as the light intensity increased, which was inversely proportional to qE. The oxygen evolution was increased gradually as the temperature increases, but over $45^{\circ}C$, decreased rapidly. qE, qR (the remaining quenching) and qNP were continuously decreased, while qQ was rapidly increased over $30^{\circ}C$. The changes of $(F_v){_m/F_m}$ on temperature may be presumably able to suggest that they are affected by the phophorylation of LHC II. And interestingly, the changes of $(F_v){_m/F_m}$ were very similiar with those of ${\Phi}_p$.