Published October 12, 2012
| Version v1
Publication
Open
Ocean acidification mediates photosynthetic response to UV radiation and temperature increase in the diatom <i>Phaeodactylum tricornutum</i>
- 1. Xiamen University
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Abstract. Increasing atmospheric CO2 concentration is responsible for progressive ocean acidification, ocean warming as well as decreased thickness of upper mixing layer (UML), thus exposing phytoplankton cells not only to lower pH and higher temperatures but also to higher levels of solar UV radiation. In order to evaluate the combined effects of ocean acidification, UV radiation and temperature, we used the diatom Phaeodactylum tricornutum as a model organism and examined its physiological performance after grown under two CO2 concentrations (390 and 1000 μatm) for more than 20 generations. Compared to the ambient CO2 level (390 μatm), growth at the elevated CO2 concentration increased non-photochemical quenching (NPQ) of cells and partially counteracted the harm to PS II (photosystem II) caused by UV-A and UV-B. Such an effect was less pronounced under increased temperature levels. The ratio of repair to UV-B induced damage decreased with increased NPQ, reflecting induction of NPQ when repair dropped behind the damage, and it was higher under the ocean acidification condition, showing that the increased pCO2 and lowered pH counteracted UV-B induced harm. As for photosynthetic carbon fixation rate which increased with increasing temperature from 15 to 25 °C, the elevated CO2 and temperature levels synergistically interacted to reduce the inhibition caused by UV-B and thus increase the carbon fixation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص. زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مسؤولة عن تحمض المحيطات التدريجي، وارتفاع درجة حرارة المحيطات وكذلك انخفاض سمك طبقة الخلط العليا (UML)، وبالتالي تعريض خلايا العوالق النباتية ليس فقط لخفض درجة الحموضة وارتفاع درجات الحرارة ولكن أيضًا لمستويات أعلى من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية. من أجل تقييم الآثار المجتمعة لتحمض المحيطات والأشعة فوق البنفسجية ودرجة الحرارة، استخدمنا المشطورة Phaeodactylum tricornutum ككائن نموذجي وفحصنا أدائها الفسيولوجي بعد نموها تحت تركيزين من ثاني أكسيد الكربون (390 و 1000 ميكرومتر) لأكثر من 20 جيلًا. بالمقارنة مع مستوى ثاني أكسيد الكربون المحيط (390 ميكرومتر)، أدى النمو عند تركيز ثاني أكسيد الكربون المرتفع إلى زيادة التبريد غير الكيميائي للخلايا (NPQ) وعكس جزئيًا الضرر الذي يلحق بـ PS II (النظام الضوئي II) الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية A و UV - B. كان هذا التأثير أقل وضوحًا في ظل زيادة مستويات درجة الحرارة. انخفضت نسبة الإصلاح إلى التلف الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية- ب مع زيادة كمية الكميات غير المعالجة، مما يعكس تحريض كمية الكميات غير المعالجة عندما انخفض الإصلاح وراء الضرر، وكان أعلى في ظل حالة تحمض المحيطات، مما يدل على أن زيادة ثاني أكسيد الكربون الهيدروجيني وانخفاض درجة الحموضة أدى إلى حدوث ضرر ناتج عن الأشعة فوق البنفسجية- ب. أما بالنسبة لمعدل تثبيت الكربون الضوئي الذي زاد مع زيادة درجة الحرارة من 15 إلى 25 درجة مئوية، فقد تفاعلت مستويات ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة المرتفعة بشكل تآزري لتقليل التثبيط الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية (ب) وبالتالي زيادة تثبيت الكربون.Translated Description (French)
Résumé. L'augmentation de la concentration atmosphérique de CO2 est responsable de l'acidification progressive des océans, du réchauffement des océans ainsi que de la diminution de l'épaisseur de la couche de mélange supérieure (UML), exposant ainsi les cellules de phytoplancton non seulement à un pH plus bas et à des températures plus élevées, mais également à des niveaux plus élevés de rayonnement UV solaire. Afin d'évaluer les effets combinés de l'acidification des océans, du rayonnement UV et de la température, nous avons utilisé la diatomée Phaeodactylum tricornutum comme organisme modèle et examiné ses performances physiologiques après culture sous deux concentrations de CO2 (390 et 1000 μatm) pendant plus de 20 générations. Par rapport au niveau de CO2 ambiant (390 μatm), la croissance à la concentration élevée de CO2 a augmenté la trempe non photochimique (NPQ) des cellules et a partiellement neutralisé les dommages causés au PS II (photosystème II) par les UV-A et UV-B. Un tel effet était moins prononcé en cas d'augmentation des niveaux de température. Le rapport entre la réparation et les dommages induits par les UV-B diminuait avec l'augmentation du NPQ, reflétant l'induction du NPQ lorsque la réparation tombait derrière les dommages, et il était plus élevé dans les conditions d'acidification des océans, montrant que l'augmentation du pCO2 et l'abaissement du pH neutralisaient les dommages induits par les UV-B. En ce qui concerne le taux de fixation du carbone photosynthétique qui augmente avec l'augmentation de la température de 15 à 25 °C, les niveaux élevés de CO2 et de température interagissent de manière synergique pour réduire l'inhibition causée par les UV-B et augmenter ainsi la fixation du carbone.Translated Description (Spanish)
Resumen. El aumento de la concentración atmosférica de CO2 es responsable de la acidificación progresiva de los océanos, el calentamiento de los océanos y la disminución del espesor de la capa de mezcla superior (UML), lo que expone a las células de fitoplancton no solo a un pH más bajo y temperaturas más altas, sino también a niveles más altos de radiación UV solar. Para evaluar los efectos combinados de la acidificación del océano, la radiación UV y la temperatura, utilizamos la diatomea Phaeodactylum tricornutum como organismo modelo y examinamos su rendimiento fisiológico después de crecer bajo dos concentraciones de CO2 (390 y 1000 μatm) durante más de 20 generaciones. En comparación con el nivel de CO2 ambiental (390 μatm), el crecimiento a la concentración elevada de CO2 aumentó la extinción no fotoquímica (NPQ) de las células y contrarrestó parcialmente el daño a PS II (fotosistema II) causado por UV-A y UV-B. Tal efecto fue menos pronunciado bajo niveles de temperatura aumentados. La relación entre la reparación y el daño inducido por UV-B disminuyó con el aumento de NPQ, lo que refleja la inducción de NPQ cuando la reparación cayó detrás del daño, y fue mayor en la condición de acidificación del océano, lo que demuestra que el aumento de pCO2 y la disminución del pH contrarrestaron el daño inducido por UV-B. En cuanto a la tasa de fijación de carbono fotosintético que aumentó con el aumento de la temperatura de 15 a 25 °C, los niveles elevados de CO2 y temperatura interactuaron sinérgicamente para reducir la inhibición causada por los rayos UV-B y, por lo tanto, aumentar la fijación de carbono.Files
bg-9-3931-2012.pdf.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3505c40ba2553736e3847af72216412a
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يتوسط تحمض المحيطات استجابة التمثيل الضوئي للأشعة فوق البنفسجية وزيادة درجة الحرارة فيالدياتوم <i> Phaeodactylum tricornutum </ i>
- Translated title (French)
- L'acidification des océans induit une réponse photosynthétique au rayonnement UV et une augmentation de la température dans lediatomée < i> ;Phaeodactylum tricornutum< ;/i> ;
- Translated title (Spanish)
- La acidificación de los océanos media la respuesta fotosintética a la radiación UV y el aumento de la temperatura en la diatomea <i>Phaeodactylum tricornutum</i>
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2144139931
- DOI
- 10.5194/bg-9-3931-2012
References
- https://openalex.org/W1528840701
- https://openalex.org/W1537284681
- https://openalex.org/W1567919582
- https://openalex.org/W1675353592
- https://openalex.org/W1844125505
- https://openalex.org/W1914333365
- https://openalex.org/W1967118420
- https://openalex.org/W1970177919
- https://openalex.org/W1971945883
- https://openalex.org/W1973665791
- https://openalex.org/W1978092976
- https://openalex.org/W1978886837
- https://openalex.org/W1980583674
- https://openalex.org/W1985364311
- https://openalex.org/W1989504999
- https://openalex.org/W1992651030
- https://openalex.org/W2003654680
- https://openalex.org/W2004808014
- https://openalex.org/W2004938192
- https://openalex.org/W2013755179
- https://openalex.org/W2014378024
- https://openalex.org/W2015484390
- https://openalex.org/W2026799833
- https://openalex.org/W2032746081
- https://openalex.org/W2035950583
- https://openalex.org/W2039643762
- https://openalex.org/W2040091314
- https://openalex.org/W2043221815
- https://openalex.org/W2045675542
- https://openalex.org/W2047945785
- https://openalex.org/W2049046055
- https://openalex.org/W2051101639
- https://openalex.org/W2052439360
- https://openalex.org/W2052839099
- https://openalex.org/W2057344075
- https://openalex.org/W2059193895
- https://openalex.org/W2060012482
- https://openalex.org/W2062776680
- https://openalex.org/W2073434627
- https://openalex.org/W2083517593
- https://openalex.org/W2086453867
- https://openalex.org/W2090907235
- https://openalex.org/W2098734570
- https://openalex.org/W2099675224
- https://openalex.org/W2100127305
- https://openalex.org/W2103694218
- https://openalex.org/W2106957788
- https://openalex.org/W2111146654
- https://openalex.org/W2112651165
- https://openalex.org/W2113297575
- https://openalex.org/W2116010701
- https://openalex.org/W2121675877
- https://openalex.org/W2123797161
- https://openalex.org/W2123856841
- https://openalex.org/W2126797498
- https://openalex.org/W2131245486
- https://openalex.org/W2131255421
- https://openalex.org/W2132184891
- https://openalex.org/W2132681462
- https://openalex.org/W2143402417
- https://openalex.org/W2144920118
- https://openalex.org/W2155109186
- https://openalex.org/W2156607923
- https://openalex.org/W2159308287
- https://openalex.org/W2162553887
- https://openalex.org/W2163041825
- https://openalex.org/W2168062665
- https://openalex.org/W2168369714
- https://openalex.org/W287833343
- https://openalex.org/W3141988554
- https://openalex.org/W4237705993
- https://openalex.org/W4243595321
- https://openalex.org/W4379193729
- https://openalex.org/W642637748