A fotossíntese consiste na absorção da energia proveniente da radiação solar resultando na síntese de NADPH e ATP, os quais são utilizados na fixação do CO2 com a consequente formação de carboidratos. Em condições de estresse, pode ocorrer redução na fixação de carbono devido ao fechamento dos estômatos, como também, uma alteração na capacidade de absorção e uso da luz, adequando o metabolismo à nova condição ambiental. O ambiente epifítico é caracterizado por uma disponibilidade reduzida de água e nutrientes, devido à falta de acesso à água e aos nutrientes presentes no solo. O suprimento hídrico acaba dependendo do regime de chuvas, expondo as plantas a uma seca intermitente. Algumas espécies respondem ao déficit hídrico com a indução do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM), contribuindo para a manutenção de um balanço positivo do carbono e para uma economia hídrica. Esse metabolismo é caracterizado pela carboxilação noturna e formação de ácidos orgânicos e pela descarboxilação desses ácidos durante o dia. Estudos sugerem uma modulação do uso da energia pelo fotossistema II (PSII) em plantas CAM por meio da disponibilização do CO2, o qual é fornecido via reação de descarboxilação. Dessa forma, momentos com alta atividade de descarboxilação coincidiriam com um maior uso fotoquímico da energia pelo PSII. Um exemplo de espécie que ocupa o ambiente epifítico e que, em resposta ao déficit hídrico, apresenta indução ao CAM e uma regulação negativa na sua capacidade de absorção da luz é a bromélia Guzmania monostachia. Para avaliar a influência da CO2 proveniente da descarboxilação sobre o uso fotoquímico da energia pelo PSII e investigar possíveis modulações na composição e organização das proteínas do tilacoide com a indução do CAM, plantas de G. monostachia foram submetidas a 20 dias de seca e foram avaliados os seguintes parâmetros: 1) atividade da enzima PEPCK e expressão do gene que codifica para essa proteína, 2) eficiência quântica e dissipação não fotoquímica do PSII, 3) conteúdo de ácidos, 4) trocas gasosas, 5) organização dos complexos proteicos do tilacoide e abundância de proteínas do PSII, 6) proporção de clorofilas e carotenoides e 7) expressão de genes envolvidos em mecanismos de regulação transcricional de proteínas dos fotossistemas. Foi observada uma regulação pós-traducional e sugerida uma regulação transcricional da PEPCK que possivelmente resultou em uma maior atividade de descarboxilação às 12:00h. Essa maior atividade coincidiu com o mesmo momento em que houve um maior uso fotoquímico da energia pelo PSII e menor dissipação não fotoquímica. Esse resultado indica fortemente a influência da disponibilidade de CO2, pela descarboxilação dos ácidos, sobre o uso da energia pelo PSII já que não havia assimilação de CO2 atmosférico. Adicionalmente, os resultados indicaram uma maior expressão, principalmente às 12:00h, de genes que codificam para cinases responsáveis pela fosforilação de proteínas do tilacoide. Uma maior fosforilação dessas proteínas pode causar uma mudança na disposição das membranas do tilacoide, o que poderia facilitar o transporte linear de elétrons, favorecendo a fixação de CO2 em plantas CAM no momento de sua maior disponibilidade. Os resultados também mostraram uma redução na proporção de proteínas do PSII/PSI após 20 dias de seca. Sendo assim, a indução do CAM por déficit hídrico parece ser acompanhada por modificações bioquímicas e moleculares que ajustam a absorção e o uso da energia, auxiliando a sobrevivência de G. monostachia no ambiente epifítico, o qual está sujeito a períodos de seca intermitentes

Photosynthesis is a light-energy absorption process that results in NADPH and ATP production, which can be used to assimilate CO2 and produce carbohydrates. Stress conditions can decrease the photosynthetic rate due to stomatal closure limiting the atmospheric carbon assimilation and downregulating the capacity of light absorption. Epiphytic plants normally do not have access to soil moisture and nutrients, which characterizes this habitat as reduced in water and nutrient availability. As a result, the plants depend on rain for their water provisions and are frequently submitted to periods of drought. Some species can induce Crassulacean acid metabolism (CAM) when under water deficit, and this metabolism can conserve water and keep a positive carbon balance. This photosynthetic metabolism is characterized by nocturnal acidification due to transient CO2 fixation in acid molecules and by a diurnal decarboxylation. Previous studies suggested a photosystem II (PSII) light-energy use modulation in CAM plants through CO2 availability by the decarboxylation reaction. As a result, it was expected that the major decarboxylation activity would coincide with the time of the highest PSII photochemical efficiency. The bromeliad Guzmania monostachia is an example of an epiphytic species that responds to water deficit with CAM induction and downregulation of the light absorption capacity. To test the influence of CO2 provided by the decarboxylation reaction over the PSII photochemical efficiency and to investigate the adjustment in composition and organization of thylakoid proteins with the CAM induction, we submitted plants of G. monostachia to 20 days of drought and evaluated the following parameters: 1) PEPCK enzyme activity and expression of the encoding gene, 2) PSII quantum efficiency and non-photochemical yield, 3) acid content, 4) net CO2 exchange, 5) the organization of thylakoid protein complexes and amount of photosystem proteins, 6) chlorophyll and carotenoid rate, and 7) expression of genes involved in transcriptional regulation mechanisms of photosystem proteins. The results indicated a post-translational and a transcriptional regulation of PEPCK, which probably resulted in a high decarboxylation activity at 12:00h. This major activity coincided with the highest PSII photochemical efficiency and a minor non-photochemical quenching. These results strongly indicated the influence of CO2 availability by PEPCK activity over the PSII energy use since the atmospheric CO2 uptake was null in water deficit plants. In addition, the results showed an upregulation, especially at 12:00h, of kinases transcript levels responsible for thylakoid protein phosphorylation. The increase in the phosphorylation of these proteins can induce changes in the thylakoid membrane conformation, which facilitates the linear electron transport, consequently powering the CO2 assimilation in CAM plants, particularly at the time with the major availability of this gas. The results also indicated a reduction in PSII/PSI protein proportion after 20 days of drought. As a result, the CAM induction appears to be followed by biochemical and molecular modulations adjusting the light-energy absorption and use, which could facilitate the survival of this species under stressful conditions