Photoacclimation in a tropical population of Cladophora glomerata (L.) Kützing 1843 (Chlorophyta) from southeastern Brazil

Abstract

A fotoaclimatação da fotossíntese foi investigada numa população tropical de Cladophora glomerata (Estado de São Paulo, sudeste do Brasil, 20º 48 24 S e 49º 22 24 W) através de parâmetros de fluorescência da clorofila e conteúdo de clorofila a. As plantas foram aclimatadas a dois níveis de irradiância: baixa (65 ± 5 µmol.m-2.s-1) e alta (300 ± 10 :mol.m-2.s-1) e expostas a curto período (4 dias) e longo período (28 dias) em fotoperíodo de 12 horas. Curvas de fotossíntese-irradiância (FI) revelaram estratégias distintas de fotoaclimatação. Plantas expostas a longo período aclimataram pela alteração do número de unidades fotossintéticas (UF) e mantiveram fixo o tamanho das UF. Estas características foram reveladas por menores taxas de fotossíntese máxima (Fmax), menor eficiência fotossintética (alfa) e valores mais altos do parâmetro de saturação (Ik) em alta irradiância. A estratégia de aclimatação em curto período consistiu em mudança no tamanho das UF, com número fixo de UF, conforme revelado por taxas semelhantes de fotossíntese máxima (Fmax), maiores valores de alfa e menores de Ik em baixa irradiância. Os conteúdos de clorofila a seguiram o padrão geral reportado para algas verdes de maiores concentrações em baixa irradiância. Curvas de indução escuro/luz revelaram valores consistentemente mais elevados de rendimento quântico potencial em baixa irradiância. Valores iniciais e finais mostraram capacidade de recuperação mais elevada em curto período (84,4-90,6%) do que em longo período (81,4-81,5%). Os valores da taxa de transporte de elétrons (ETR) e extinção não-fotoquímica (NPQ) foram consistentemente mais elevados em baixa irradiância. Os valores de ETR tiveram aumento contínuo e estável ao longo do período de exposição luminosa em curto e longo períodos, enquanto que os de NPQ revelaram aumento rápido após 15 seconds de exposição à luz, mantiveram leve tendência de aumento e então estabilizaram na maioria dos tratamentos. Performances fotossintéticas inferiores e menor capacidade de recuperação do rendimento quântico potencial foram observadas, sugerindo que esta população sofre inibições pelo típico ambiente de alta irradiância de regiões tropicais.

Photoacclimation of photosynthesis was investigated in a tropical population of C. glomerata (São Paulo State, southeastern Brazil, 20º 48 24 S and 49º 22 24 W) by chlorophyll fluorescence parameters and chlorophyll a content. Plants were acclimated to two levels of irradiance: low (65 ± 5 µmol.m-2.s-1) and high (300 ± 10 µmol.m-2.s-1) and exposed short-term (4 days) and long-term (28 days) under a light-dark cycle of 12:12 hours. Photosynthesis-irradiance (PI) curves revealed distinct strategies of photoacclimation. In long-term exposure, plants acclimated by altering the photosynthetic units (PSU) number and keeping fixed the PSU size, revealed by increased rates of maximum photosynthesis (Pmax), lower photosynthetic efficiency (alpha) and higher values of the saturation parameter (Ik) under high irradiance. The short-term acclimation strategy consisted of changing the PSU size, with a fixed number of PSUs, as revealed by similar Pmax but higher alpha and lower Ik under low irradiance. Chlorophyll a contents followed the general pattern reported in green algae of higher concentrations under lower irradiance. Dark/light induction curves revealed consistently higher values of potential quantum yield under low irradiance. Initial and final values showed a higher recovery capacity in the short (84.4-90.6%) term exposure than in the long-term case (81.4-81.5%). ETR (electron transport rate) and NPQ (non-photochemical quenching) values were consistently higher under low irradiance. ETR showed a continuous and steady increase along the light exposure period in the short and long-term experiments, whereas NPQ values revealed a rapid increase after 15 seconds of light exposure, kept a slightly increasing trend and stabilized in most treatments. Lower photosynthetic performance (ETR) and recovery capacity of potential quantum yield were observed, particularly in long-term exposure, suggesting that this population is constrained by the typical high light environment of tropical regions.