Summary
A dark grown seedling of white seeded mustard (Sinapis alba L.) contains an appreciable amount of ascorbic acid. The content of ascorbic acid, however, will strongly increase under the influence of light. This effect is due to phytochrome. Photosynthesis is not involved under our experimental conditions.
The content of dehydroascorbic acid is always very low compared to ascorbic acid (5–8% of total ascorbate). Phytochrome does not influence this relation.
The lag-phase of the phytochrome induced increase in ascorbic acid accumulation is remarkably short, about 1 hour after the onset of light compared to about 4 hours for phytochrome induced anthocyanin synthesis under our conditions.
This is the shortest lag-phase we have observed hitherto in the case of “positive” photoresponses (Mohr, 1966).
If we assume that the function of phytochrome in the case of “positive” photoresponses involves a differential gene activation of “potentially active” genes (Mohr, 1966) the following working hypothesis can be advanced: phytochrome induced accumulation of ascorbic acid will lead to a separation of DNA-histone complexes in the range of “potentially active” genes. This makes possible the DNA-dependent synthesis of m-RNAs at those sites which are lastly responsible for the initiation of “positive” photoresponses. — Arguments are briefly considered which support the view that ascorbic acid exerts a function in connection with the regulation of gene activity.
Zusammenfassung
Der Senfkeimling (Sinapis alba L.) synthetisiert auch im Dunkeln beträchtliche Mengen an Ascorbinsäure. Durch Licht kann der Ascorbinsäure-Gehalt der Keimlinge stark erhöht werden. Dieser Lichteinfluß ist auf die Funktion von Phytochrom zurückzuführen. Die Photosynthese hat keinen wesentlichen Anteil an der Lichtwirkung. Die Konzentration an Dehydroascorbinsäure ist im Verhältnis zur Ascorbinsäurekonzentration stets sehr gering (5–8% der Konzentration an Totalascorbat) und wird vom Phytochrom nicht beeinflußt.
Wenn die Funktion von Phytochrom bei den “positiven” Photomorphosen unter dem Aspekt der differentiellen Genaktivierung (vgl. Mohr, 1966) betrachtet wird, kann die folgende Arbeitshypothese aufgestellt werden: Die durch Phytochrom 730 induzierte Ascorbinsäureakkumulation führt im Bereich von “potentiell aktiven” Genen zu einer Spaltung gewisser DNS-Histon-Komplexe. Dadurch wird die Synthese von m-RNS an diesen Genen ermöglicht, was schließlich zur Ausbildung der “positiven” Photomorphosen führt. Die Argumente, welche zur Zeit für eine Funktion der Ascorbinsäure bei der Regulation der Genaktivität sprechen, werden kurz diskutiert.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
Literatur
Barker, J., and L. W. Mapson: The ascorbic acid system in plant tissues. I. Influence of various methods of extraction in the estimation of dehydroascorbic acid. New Phytologist 58, 58–67 (1959).
Beevers, H.: Respiratory metabolism in plants. Evanston (N. Y.): Row Peterson & Co. 1961.
Bertsch, W., u. H. Mohr: Die Unabhängigkeit der lichtinduzierten Anthocyansynthese von der Photosynthese. Planta (Berl.) 65, 17–26 (1965).
Bessey, O. A.: A method for the determination of small quantities of ascorbic acid and dehydroascorbic acid in turbid and colored solutions in the presence of other reducing substances. J. biol. Chem. 126, 771–784 (1938).
Bukatsch, F.: Über die Rolle der Ascorbinsäure in den Chloroplasten. II. Mitt. Planta (Berl.) 31, 209–221 (1940/41).
Carter, J. E., and J. Pace: Distribution of dehydroascorbic acid reductase in the wheat grain. Nature (Lond.) 201, 503 (1964).
Chattopadhyay, H., and S. Banerjee: Studies on the ascorbic-acid oxidase activity of some common indian pulses during germination. Indian J. med. Res. 40, 439–442 (1952).
Chinoy, J. J., K. K. Nanda, and O. P. Garg: Effect of ascorbic acid on growth and flowering of Trigonella foenum-graecum and Brassica chinensis. Physiol. Plantarum (Kbh.) 10, 869–876 (1957).
Documenta Geigy, Wissenschaftliche Tabellen, 6. Aufl. Basel: J.R. Geigy AG 1960.
Franke, W.: Über die Biosynthese des Vitamins C. I. Mitt. Die Beziehungen zwischen Vitamin C und der Atmung. Planta (Berl.) 44, 437–458 (1954).
—: Der Vitamin C-Gehalt von Pflanzen in Abhängigkeit von der Temperatur und das Verhältnis Ascorbinsäure zu Dehydroascorbinsäure unter besonderer Berücksichtigung gelagerter Kartoffeln. Planta (Berl.) 49, 345–388 (1957).
—: Über die Biosynthese des Vitamins C. III. Mitt. Nachweis der Unabhängigkeit der Vitamin-C-Bildung von der Photosynthese. (Bei Vicia faba minor) Planta (Berl.) 53, 551–564 (1959).
Furuya, M., and W. S. Hillman: Observations on spectrophotometrically assayable phytochrome in vivo in etiolated pisum seedlings. Planta (Berl.) 63, 31–42 (1964).
Glick, D.: Die quantitative Verteilung der Ascorbinsäure im wachsenden Gerstenembryo. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 245, 211–215 (1937).
Hartmann, K. M.: A general hypothesis to interprete high energy phenomena of photomorphogenesis on the basis of phytochrome. Photochem. and Photobiol. 5, (1966) (im Druck).
Hock, B., E. Kühnert u. H. Mohr: Die Regulation von Fettabbau und Atmung bei Senfkeimlingen durch Licht (Sinapis alba L.). Planta (Berl.) 65, 129–138 (1965).
—, u. H. Mohr: Die Regulation der O2-Aufnahme von Senfkeimlingen (Sinapis alba L.) durch Licht. Planta (Berl.) 61, 209–228 (1964).
Huelin, F. E.: Investigations on the stability and determination of dehydroascorbic acid. Austral. J. sci. Res. B 2, 346–354 (1949).
Hughes, R. E.: The use of homocysteine in the estimation of dehydroascorbic acid. Biochem. J. 64, 203–208 (1956).
Isherwood, F. A., and L. W. Mapson: Ascorbic acid metabolism in plants: Part II. Biosynthesis. Ann. Rev. Plant Physiol. 13, 329–350 (1962).
Jensen, W. A., and L. G. Kavaljian: The cytochemical localization of ascorbic acid in root tip cells. J. biophys. biochem. Cytol. 2, 87–92 (1956).
Key, J. L., and J. C. Shannon: Enhancement by auxin of ribonucleic acid synthesis in excised soybean hypocotyl tissue. Plant Physiol. 39, 360–364 (1964).
Lange, H., u. H. Mohr: Die Hemmung der Phytochrom-induzierten Anthocyansynthese durch Actinomycin D und Puromycin. Planta (Berl.) 67, 107–121 (1965).
Mapson, L. W.: The role of dehydro-1-ascorbic acid as respiratory carrier in plants. Ann. N. Y. Acad. Sci. 92, 21–35 (1961).
—: Photo-oxidation of ascorbic acid in leaves. Biochem. J. 85, 360–369 (1962).
—: The ascorbic acid system in leaves: Further observations on photooxidation and photoreduction. Phytochemistry 3, 429–445 (1964).
—, and E. M. Moustafa: Ascorbic acid and glutathione as respiratory carriers in the respiration of pea seedlings. Biochem. J. 62, 248–259 (1956).
—, and T. Swain: Influence of red and far-red light on the photooxidation of ascorbic acid and photoreduction of its oxidized forms. Nature (Lond.) 204, 886–887 (1964).
Mayer, A. M.: Ascorbic acid oxidase in germinating lettuce seeds and its inhibition. Physiol. Plantarum (Kbh.) 11, 75–83 (1958).
Mertz, D.: Distribution and cellular localization of ascorbic acid oxidase in the maize root tip. Amer. J. Bot. 48, 405–413 (1961).
—: Ascorbic acid oxidase in cell growth. Plant Physiol. 39, 398–401 (1964).
Mohr, H.: Steuerung der pflanzlichen Entwicklung durch Licht. Naturwiss. Rdsch. 18, 101–108 (1965).
—: Untersuchungen zur phytochrominduzierten Photomorphogenese des Senfkeimlings (Sinapis alba L.). Z. Pflanzenphysiol. 54, 63–83 (1966).
—, H. Meyer u. K. Hartmann: Die Beeinflussung der Farnsporen-Keimung [Osmunda cinnamomea (L.) und O. claytoniana (L.)] über das Phytochromsystem und die Photosynthese. Planta (Berl.) 60, 483–496 (1964).
—, I. Schlickewei u. H. Lange: Die Hemmung des Phytochrom-induzierten Kotyledonenwachstums durch Actinomycin D. Z. naturforsch. 20 b, 819–821 (1965).
Newcomb, E. H.: Effect of auxin on ascorbic oxidase activity in tobacco pith cells. Proc. Soc. exp. Biol. (N. Y.) 76, 504–509 (1951).
Noodén, L. D., and K. V. Thimann: Evidence for a requirement for protein synthesis for auxin-induced cell enlargement. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.) 50, 194–200 (1963).
Price, C. E.: Nucleic acid synthesis by isolated nuclei. Referat, Tenth Internat. Botanical Congr. Edinburgh 1964.
Reid, M. E.: Localization of ascorbic acid in the cowpea plant at different periods of development. Amer. J. Bot. 24, 445–447 (1937).
—: The effect of light on the accumulation of ascorbic acid in young cowpea plants. Amer. J. Bot. 25, 701–711 (1938).
—: Relation of vitamin C to cell size in the growing region of the primary root of cowpea seedlings. Amer. J. Bot. 28, 410–415 (1941).
Ruge, U.: Der Ascorbinsäuregehalt von Tradescantia-Blättern in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes. Naturwissenschaften 44, 13–14 (1957).
Spragg, S. P., and E. W. Yemm: Respiratory mechanisms and the changes of glutathione and ascorbic acid in germinating peas. J. exp. Bot. 10, 409–425 (1959).
Tonzig, S., and E. Marrê: Ascorbic acid as a growth hormone. In: Fourth Internat. Conf. on Plant Growth Regulation, p. 725–734. Ames: University Press Iowa State 1961.
Weidner, M., M. Jakobs u. H. Mohr: Über den Einfluß des Phytochroms auf den Gehalt an Ribonucleinsäure und Protein in Senfkeimlingen (Sinapis alba L.). Z. Naturforsch. 20 b, 689–693 (1965).
Yamaguchi, M., and M. A. Joslyn: Investigations of ascorbic acid dehydrogenase of peas (Pisum sativum) and its distribution in the developing plant. Plant Physiol. 26, 757–772 (1951).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Schopfer, P. Der Einfluss von Phytochrom auf die Stationären Konzentrationen von Ascorbinsäure und Dehydroascorbinsäure beim Senfkeimling (Sinapis alba L.). Planta 69, 158–177 (1966). https://doi.org/10.1007/BF00399786
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00399786