Measurements of manganese in thylakoids of Sinapis alba grown under high-light and low-light conditions

The manganese content of thylakoids and tissues was measured in leaves grown under high- and low-light conditions. Especially when grown in a nutrient medium enriched in manganese (20 M), the thylakoids contained large amounts of manganese, which could be removed by EDTA washing without impairment of the Hill reaction. The unremovable content of manganese was almost the same in thylakoids from plants grown in nutrient media of normal (2 M) and reduced (0.2 M) manganese content. Up to this limit of manganese content, Hill activity did not seem to be impaired. 1.2 atoms Mn per 100 molecules chlorophyll were found in low-light thylakoids and 1.6 atoms Mn in high-light thylakoids. This is similar to the behaviour of other electron transport components, the number of which is also decreased under low-light conditions. However, the decrease in the manganese content is not as striking as the decrease in, for example, the cytochrome f and ferredoxin content. This may be attributed to an invariable pool of manganese which is not involved in the oxygen evolving system. Alternatively, if all of our measured manganese is involved in electron transport to PS II, this could indicate that in low-light chloroplasts the ratio of PS II/PS I components may be somewhat increased.

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Zusammenfassung Der Mangangehalt von Thylakoiden und Gewebe aus Starklicht- und Schwachlichtblättern wurde untersucht. Besonders bei Pflanzen, welche unter erhöhtem Manganangebot (20 M) angezogen wurden, besaßen die Thylakoide sehr viel Mangan, welches durch Waschen mit EDTA entfernt werden konnte, ohne die Hill-Aktivität zu beeinträchtigen. In Thylakoiden aus Pflanzen, welche unter normalem (2 M) und reduziertem (0,2 M) Manganangebot gewachsen waren, unterschied sich der nicht entfernbare Mangangehalt nicht sehr. Dies scheint die untere Grenze des Mangangehalts zu sein, bis zu welchem die Hill-Aktivität noch nicht beeinträchtigt wird. Schwachlicht-Thylakoide besitzen 1,2 Atome Mn pro 100 Chlorophyllmoleküle, während Starklicht-Thylakoide 1,6 Atome Mn pro 100 Chlorophyllmoleküle enthalten. Dies gleicht dem Verhalten anderer Komponenten des Elektronentransports, welche ebenfalls im Starklicht vermehrt vorkommen. Die Unterschiede im Mangangehalt sind jedoch geringer als die Unterschiede im Gehalt von z.B. Cytochrom f und Ferredoxin. Dies könnte auf einen konstanten Anteil von Mangan zurückzuführen sein, welcher nicht am wasserspaltenden System beteiligt ist. Wenn jedoch das gesamte gemessene Mangan am Elektronentransport zum PS II beteiligt ist, könnte dies ein Hinweis sein, daß in Schwachlicht-Chloroplasten sich das Verhältnis der PS II-/PS I-Komponenten etwas vergrößert.