Ecologically relevant low UV-B is reported to alter reactive oxygen species metabolism and anti-oxidative systems through an up-regulation of enzymes of the phenylpropanoid pathway. However, little is known about low UV-B-induced changes in carotenoid profile and their impacts on light harvesting and photoprotection of photosystem II (PSII) in plants. We investigated carotenoids profile, chlorophyll pigments, phenolics, photosynthetic efficiency and growth in Arabidopsis thaliana (Col-0) plants grown under photosynthetically active radiation (PAR), PAR+ ultraviolet (UV)-A and PAR+UV-A+B regimes for 10 days in order to assess plant acclimation to low UV-B radiation. A chlorophyll fluorescence assay was used to examine UV-B tolerance in plants further exposed to acute high UV-B for 4 and 6 h following a 10-day growth under different PAR and UV regimes. We found that both PAR+ UV-A and PAR+UV-A+B regimes had no negative effect on quantum efficiency, electron transport rate, rosette diameter, relative growth rate and shoot dry weight of plants. Chronic PAR+ UV-A regime considerably (P < 0.05) increased violaxanthin (26 %) and neoxanthin (92 %) content in plants. Plant exposure to chronic PAR+UV-A+B significantly (P < 0.05) increased violaxanthin (48 %), neoxanthin (63 %), lutein (33 %), 9-cis ß-carotene (28 %), total ß-carotene (29 %) and total phenolics (108 %). The maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) in leaves was found to be positively correlated with total phenolics (rho = 0.81 and rho = 0.91, P < 0.05 for 4 and 6 h, respectively) and non-photochemical quenching (qN) (rho = 0.81 and rho = 0.84, P < 0.05 for 4 and 6 h, respectively) in plants exposed to acute high UV-B for 4 and 6 h following a 10-day growth under chronic PAR+UV-A+B. There was also a significant positive correlation (rho = 0.93, P < 0.01) between qN and lutein content in the plants exposed to acute high UV-B stress for 4 h following plant exposure to chronic PAR+UV-A+B. The findings from our study indicate that plants grown under chronic PAR+UV-A+B displayed higher photoprotection of PSII against acute high UV-B stress than those grown under PAR and PAR+ UV-A regimes. An induction of phenolics and lutein-mediated development of qN were involved in the photoprotection of PSII against UV-B-induced oxidative stress.

中文翻译：

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暴露于慢性低紫外线 B 辐射的拟南芥中叶黄素介导的光合机制的光保护

据报道，与生态相关的低 UV-B 可通过苯丙烷途径酶的上调来改变活性氧代谢和抗氧化系统。然而，关于低 UV-B 诱导的类胡萝卜素分布变化及其对植物光系统 II (PSII) 的光收集和光保护的影响知之甚少。我们研究了在光合有效辐射 (PAR)、PAR+紫外线 (UV)-A 和 PAR+UV-A+B 方案下生长的拟南芥 (Col-0) 植物的类胡萝卜素谱、叶绿素色素、酚类物质、光合效率和生长 10天，以评估植物对低 UV-B 辐射的适应情况。在不同的 PAR 和 UV 方案下生长 10 天后，使用叶绿素荧光测定来检查进一步暴露于急性高 UV-B 4 和 6 小时的植物的 UV-B 耐受性。我们发现 PAR+UV-A 和 PAR+UV-A+B 方案对量子效率、电子传输速率、莲座丛直径、相对生长速率和植物茎干重均没有负面影响。慢性 PAR+ UV-A 方案显着 (P < 0.05) 增加了植物中的紫黄质 (26 %) 和新黄质 (92 %) 含量。植物长期暴露于 PAR+UV-A+B 显着 (P < 0.05) 增加了紫黄质 (48 %)、新黄质 (63 %)、叶黄素 (33 %)、9-顺式 ß-胡萝卜素 (28 %)、总 ß-胡萝卜素 (29 %) 和总酚类物质 (108 %)。发现叶片中的最大光化学效率 (Fv/Fm) 与总酚类物质呈正相关（rho = 0.81 和 rho = 0.91，P < 0.05 分别为 4 和 6 小时）和非光化学淬灭（qN）（rho = 0.81 和 rho = 0.84，分别为 4 和 6 小时 P < 0.05）在暴露于急性高 UV-B 4在慢性 PAR+UV-A+B 条件下生长 10 天后 6 小时。植物暴露于慢性PAR+UV-A+B 4 h后，qN和叶黄素含量之间也存在显着的正相关（rho = 0.93，P < 0.01）。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。分别）和非光化学淬灭 (qN)（rho = 0.81 和 rho = 0.84，分别为 4 和 6 小时 P < 0.05）在植物中暴露于急性高 UV-B 4 和 6 小时后，生长 10 天在慢性 PAR+UV-A+B 下。植物暴露于慢性PAR+UV-A+B 4 h后，qN和叶黄素含量之间也存在显着的正相关（rho = 0.93，P < 0.01）。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。分别）和非光化学淬灭 (qN)（rho = 0.81 和 rho = 0.84，分别为 4 和 6 小时 P < 0.05）在植物中暴露于急性高 UV-B 4 和 6 小时后，生长 10 天在慢性 PAR+UV-A+B 下。植物暴露于慢性PAR+UV-A+B 4 h后，qN和叶黄素含量之间也存在显着的正相关（rho = 0.93，P < 0.01）。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。05 分别为 4 和 6 小时）在慢性 PAR+UV-A+B 下生长 10 天后暴露于急性高 UV-B 4 和 6 小时。植物暴露于慢性PAR+UV-A+B 4 h后，qN和叶黄素含量之间也存在显着的正相关（rho = 0.93，P < 0.01）。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。05 分别为 4 和 6 小时）在慢性 PAR+UV-A+B 下生长 10 天后暴露于急性高 UV-B 4 和 6 小时。植物暴露于慢性PAR+UV-A+B 4 h后，qN和叶黄素含量之间也存在显着的正相关（rho = 0.93，P < 0.01）。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。植物暴露于慢性PAR+UV-A+B 4 h后，qN和叶黄素含量之间也存在显着的正相关（rho = 0.93，P < 0.01）。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。植物暴露于慢性PAR+UV-A+B 4 h后，qN和叶黄素含量之间也存在显着的正相关（rho = 0.93，P < 0.01）。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。我们的研究结果表明，在长期 PAR+UV-A+B 条件下生长的植物比在 PAR 和 PAR+UV-A 方案下生长的植物对 PSII 对急性高 UV-B 胁迫表现出更高的光保护。酚类物质的诱导和叶黄素介导的 qN 发育参与 PSII 对 UV-B 诱导的氧化应激的光保护。