Mitochondrial glycolate oxidation contributes to photorespiration in higher plants

Abstract

The oxidation of glycolate to glyoxylate is an important reaction step in photorespiration. Land plants and charophycean green algae oxidize glycolate in the peroxisome using oxygen as a co-factor, whereas chlorophycean green algae use a mitochondrial glycolate dehydrogenase (GDH) with organic co-factors. Previous analyses revealed the existence of a GDH in the mitochondria of Arabidopsis thaliana (AtGDH). In this study, the contribution of AtGDH to photorespiration was characterized. Both RNA abundance and mitochondrial GDH activity were up-regulated under photorespiratory growth conditions. Labelling experiments indicated that glycolate oxidation in mitochondrial extracts is coupled to CO2 release. This effect could be enhanced by adding co-factors for aminotransferases, but is inhibited by the addition of glycine. T-DNA insertion lines for AtGDH show a drastic reduction in mitochondrial GDH activity and CO2 release from glycolate. Furthermore, photorespiration is reduced in these mutant lines compared with the wild type, as revealed by determination of the postillumination CO2 burst and the glycine/serine ratio under photorespiratory growth conditions. The data show that mitochondrial glycolate oxidation contributes to photorespiration in higher plants. This indicates the conservation of chlorophycean photorespiration in streptophytes despite the evolution of leaf-type peroxisomes.

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی             281.93 KB

 

چکیده
اکسایش گلیکول در گلیوکسیل، مرحله ی واکنشی مهمی در تنفس نوری می باشد. گیاهان زمینی و خزه ی سبز charophycean ،گلیکول موجود در peroxisome را با استفاده از اکسیژن به عنوان عامل بیماری زا با اکسیژن ترکیب می کنند، در حالیکه خزه ی سبز charophycean از دی هیدروژن سازی گلیکول میتوکندری (GDH) به همراه عامل های بیماری زای آلی استفاده می کند. تحلیل های قبلی وجود GDH را در میتوکندری Arabidopsis thaliana نشان دادند (AtGDH). در این بررسی، سهم AtGDH در تنفس نوری مشخص شده است. هر دو فعالیت GDH میتوکندری و فراوانی RNA تحت شرایط رشد تنفس نوری تنظیم شده اند. آزمایش ها نشان دادند که اکسایش گلیکول در استخراج های میتوکندری برای انتشار CO2 ترکیب می شود. این اثر می تواند با افزودن فاکتورهای موثر در بیماری برای aminotransferase تقویت یابد ولی با افزودن GLYCINE جلوگیری می شود. رشته های الحاقی T-DNA برای AtGDH کاهش چشمگیری را در فعالیت GDH میتوکندری و انتشار CO2 از گلیکول نشان می دهند. بعلاوه، تنفس نوری در این رشته های جهش یافته در مقایسه با نوع وحشی کاهش می یابد زمانیکه با تعیین انفجار CO2 و نسبت glycine/serine تحت شرایط رشد تنفس نوری پخش می شود. داده ها نشان می دهند که اکسایش گلیکول میتوکندری در رابطه با تنفس نوری در گیاهان بلند می باشد. که حفاظت تنفس نوری chlorophycean را در streptophyte با وجود تکامل peroxisome نوع برگی نشان می دهد.

تعداد صفحات مقاله انگلیسی: 7 صفحه
تعداد صفحات مقاله فارسی:18 صفحه

اضافه کردن نظر