Journal Article Photoprotection and recovery of photosystem II in the Southern Ocean phytoplankton

12pp.5 - 11 , 2017-06
The future shoaling of surface mixed layer depth due to global warming will expose natural assemblages of phytoplankton to increased mean light. Under these conditions, photoprotective acclimation against high light can determine ecological success. We investigated photoprotective responses to sunlight and recovery from photodamage of photosystem II (PSII) in natural assemblages north and south of the Polar Front (PF). The decrease in the maximum quantum yield (Fv/Fm) of PSII during direct sunlight exposure for 2 h was moderated progressively by the enhancement of diatoxanthin synthesis. When the light-exposed cells were incubated under three reduced light conditions, Fv/Fm recovered to more than the initial values north of the PF but did not reach initial values south of the PF. Temperatures higher in the north than the south of the PF could have induced the faster recovery from photodamage of PSII in assemblages north of the PF. These northern assemblages may be able to acclimate to fast-changing light conditions.
地球温暖化によって表層混合層が浅化すると、植物プランクトン群集の受ける平均光強度は増加することが予想される。このような環境下において強光に対する光保護適応が生態系の遷移を決定し得る。本研究では、極前線(PF)を境とした南北の植物プランクトン群集を対象に、太陽光に対する光保護応答及び光化学系II(PSII)の光損傷からの回復を調べた。太陽光を2時間照射するとPSII最大量子収率(Fv/Fm)は減少したが、その減少はダイアトキサンチンの合成とともに徐々に緩和された。光照射後の細胞をより弱い3 つの光条件下に置くと、PF 北部のFv/Fm は太陽光照射前の初期値まで回復したが、PF 南部では初期値まで回復しなかった。PF 北部は南部よりも水温が高いため、PF 北部の植物プランクトン群集はより早くPSII の光損傷から回復できることが考えられ、光環境の早い変化に適応できる可能性が示唆された。

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