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African Crop Science Journal
African Crop Science Society
ISSN: 1021-9730
EISSN: 1021-9730
Vol. 20, No. s2, 2012, pp. 473-485
Bioline Code: cs12060
Full paper language: English
Document type: Research Article
Document available free of charge

African Crop Science Journal, Vol. 20, No. s2, 2012, pp. 473-485

 en EFFECT OF SEQUENCES OF OZONE AND NITROGEN DIOXIDE oN CHLOROPHYLL FLUoRESCENCE IN RADISH
MAZARURA, U.

Abstract

Ozone (O3) is the most important of the phytotoxic gaseous air pollutants. It causes substantial decreases in crop yields worldwide and bears adverse effects on vegetation in general. On the other hand, nitrogen dioxide (NO2) is the air pollutant most likely to be associated with O3 because it is a precursor of O3. The objective of this study was to determine the effects of sequential exposures to nitrogen dioxide (NO2) and ozone (O3) on chlorophyll fluorescence in radish, Raphanus sativus check for this species in other resources L. Radish plants were exposed daily to O3 or NO2, or sequences of the two gases. The exposure profiles for both gases approximated sine waves with peak concentrations of 120 ppb (parts per billion by volume, nl l-1). In the case of O , this is close to the reported threshold for adverse effects; NO2 from 06:00 to 10:00h and/or 18:00 to 22:00hr and O3 from 10:00 to 18:00hr. Relative to the control, early and early + late NO2 resulted in stimulations of quantum yield (Y) and photochemical quenching (qP), with late NO2 resulting in little or no change. In contrast, early, late and early + late NO2 in combination with O3 resulted in progressive reductions in these variables. The overall effect of O3 treatment was to stimulate quantum yield and qP, both of which are indicative of increased photochemistry. Late NO2 exposures caused no significant effects relative to the control. However, late NO2 failed to result in a significant stimulation of photochemistry in the chloroplast, but caused significant residual increases in non-photochemical quenching (qN) during the middle of the day, responses which imply increased photo-protection capacity. Stimulation of quantum yield and photochemical quenching by O3, O3 + late NO2, O3 + early NO2, early NO2 and late + early NO2 implies that CO2-fixation was limited by processes at PSII. However, apart from the early NO2 related stimulation of qN, all exposures involving O3 led to a decrease in qN implying inability to regulate photosnynthesis resulting from changes in the thylakoid membrane. In the case of NPQ, all exposures including O3, decreased this parameter suggesting impaired proper functioning of the xanthophyll cycle associated with the light-harvesting complex of photosystem II

Keywords
Photochemical quenching, PSII, Raphanus sativus

 
 fr
MAZARURA, U.

Résumé

L’ozone (O3) est un gaz phytotoxique le plus important responsable de pertes substantielles des rendements des cultures de par le monde, avec des effets néfastes sur la végétation en général. D’autre part, l’oxyde d’azote (NO2) est un polluant atmosphérique probablement associé avec O3 du fait qu’il est son précurseur. L’objectif de cette étude était de déterminer les effets d’exposition séquentielle au dioxyde d’azote (NO2) et à l’ozone (O3) sur la fluorescence chlorophyllienne du radis, Raphanus sativus check for this species in other resources L. Les plants de radis étaient quotidiennement exposés à O3 ou NO2, ou en séquences de ces deux gaz. Les profiles d’exposition pour les deux gaz a approximé les sine néfastes reportés, alors que pour NO2 cette valeur est en deçà des valeurs reportées. Les séquences ont impliqués différentes combinaisons d’exposition au NO2 de 06 :00 à 10 :00hr et/ou 18 :00 à 22:00 hr et O3 de 10:00 à 18:00 hr. Concernant le témoin, l’application du NO2 faite tôt le matin ou faite tôt et tard a entrainé des stimulations de rendement (Y) et le quenching photochimique (qP), l’application retardé de NO2 ayant résulté en aucun changement ou un changement mineur. Au contraire, l’application tôt du NO2, retardée, ainsi que l’application de NO,2 tôt et 3 while for NO2 it is below the reported threshold. The sequences involved different combinations of exposures to waves avec un volume de 120 ppm (parties par millions, nl l-1). Dans le cas de O , ceci est proche des effets néfastes reportés, alors que pour NO2 cette valeur est en deçà des valeurs reportées. Les séquences ont impliqués différentes combinaisons d’exposition au NO2 de 06 :00 à 10 :00hr et/ou 18 :00 à 22:00 hr et O3 de 10:00 à 18:00 hr. Concernant le témoin, l’application du NO2 faite tôt le matin ou faite tôt et tard a entrainé des stimulations de rendement (Y) et le quenching photochimique (qP), l’application retardé de NO2 ayant résulté en aucun changement ou un changement mineur. Au contraire, l’application tôt du NO2, retardée, ainsi que l’application de NO2 tôt et tard dans la combinaison avec O3 ont induit des réductions progressives dans ces deux variables. L’effet général du traitement O3 avait induit la stimulation du rendement et qP, ces deux derniers étant indicatifs de l’accroissement photochimique. Les expositions retardées du NO2 ont causee des effets non significatifs en rapport avec le témoin. Cependant, l’application retardee de NO2 n’a pas pu induire une stimulation significative de la photochimie dans le chloroplaste, mais a plutôt causé des augmentations résiduelles significatives dans le quenching non photochimique (qN) au milieu de la journée, une réponse qui implique une capacité accrue de la photo-protection. La stimulation du rendement et du quenching photochimique par O3, O3+traitement NO2 (retardé), O3+NO2 (tot), NO2 (tot) et NO2 (tard) + NO2 (tot) Implique que la fixation du CO2 était limitée par les processus à PSII. Cependant, à l’exception de la stimulation du qN par NO2 (tot), toutes les expositions impliquant O3 ont abouti à une diminution dans le qN impliquant l’incapacité de réguler la photosynthèse résultant des changements dans la membrane thylacoïdale. Dans le cas du NPQ, toutes les expositions incluant O3, ont réduit ce paramètre suggérant ainsi un handicape dans le fonctionnement du cycle de xanthophylle associé au complexe de light-harvesting du photosystème II.

Mots Clés
Quenching photochemique, PSII, Raphanus sativus

 
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