Étude physiologique de deux formes de Pennisetum : P. americanum 23DB, génotype cultivé et P. Mollissimum, génotype sauvage : régulation de l'activité de quelques enzymes associés au métabolisme photosynthétique du carbone dans le mésophylle
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The present study reports on the biochemical characteristics and enzyme activities associated with photosynthetic carbon metabolism of two genotypes of Pennisetum: P. Americanum 23DB a cultivated form and P. Mollissimum a wild form. Growth analysis, leaf area, protein and starch content, chlorophyll content and dry weight were investigated. All these parameters were higher for P. Mollissimum compared to P. Americanum. Both Pennisetum exhibited the Kranz anatomy: bundle sheath cells surrounded by mesophyll cells. Bundle sheath cells contained specialized chloroplasts which differed from mesophyll plastids by being larger. The isolation of the two photosynthetic tissues with a high degree of integrity allowed determination of the first steps of photosynthetic carbon metabolism and their intratissular distribution. Activities together with the leaf anatomy indicated that both Pennisetum have the C4 pathway of co2 assimilation and belong to the NADP-malic enzyme type. Isolated and purified mesophyll protoplasts and bundle sheath cells obtained by enzymatic digestion of the youngest leaves of the two genotypes allowed study of intratissular and intracellular distribution of some enzyme activities such as: inorganic pyrophosphatase and glutamate oxaloacetate transaminase. Some aspects of regulation on enzymes from mesophyll Pennisetum protoplasts and bundle sheath Pennisetum cells were elucidated. The impact of ATP, ADP, AMP and energy charge on the activities of key enzymes of C4 photosynthetic carbon metabolism in Pennisetum metabolism was investigated. Results, reported here on adenylates and energy charge effects suggested that several additional factors such as variations of substrate, Mg2+ and total adenylates concentrations are surely decisive for the modulation of the Pennisetum enzymes.
Abstract FR:
Ce travail décrit les caractéristiques biochimiques et les activités des enzymes associés au métabolisme carboné photosynthétique chez deux génotypes de Pennisetum : P. Americanum 23DB forme cultivée et P. Mollissimum forme sauvage. Tous les paramètres de croissance étudiés sont plus élevés pour P. Mollissimum. L'anatomie des feuilles des deux Pennisetum présente la structure en couronne caractéristique des plantes de type C4. On y observe dimorphisme chloroplastique entre les cellules de mésophylle et les cellules de gaine. Les deux tissus photosynthétiques, mésophylle et gaines périvasculaires, ont été isolés avec un maximum de pureté permettant la détermination des premières étapes du métabolisme carboné photosynthétique. La localisation intratissulaire et intracellulaire des enzymes essentiels du métabolisme carboné photosynthétique a été sur les protoplastes de mésophylle et les cellules de gaines périvasculaires obtenus par digestion enzymatique des fragments de feuille. Les deux Pennisetum sont du type C4 et appartiennent au groupe de l'enzyme malique à NADP. L'impact de l'ATP, ADP, AMP et de la charge énergétique a été étudié sur l'activité des enzymes clés du métabolisme carboné photosynthétique du mésophylle du Mil. In vitro, la régulation des enzymes du mésophylle par les adénylates et la charge énergétique est modulée par différents facteurs tels que concentration du substrat, du Mg2+ et concentrations totales des adénylates.