WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В качестве параметра МИФ использовали показатель относительного тушения флуоресценции при регистрации МИФ – отношение (FМ – FТ)/FТ, где FМ – интенсивность флуоресценции в максимуме индукционной кривой, FТ – стационарный уровень флуоресценции (см. рис. 1). Ранее было показано, что относительные изменения этого показателя соответствуют относительным изменениям фотосинтетической активности в расчете на хлорофилл (Караваев В.А., 1990).

Для измерения термолюминесценции высечку из листа бобов помещали в держатель и в течение одной минуты освещали красным светом ( = 725 нм) при комнатной температуре (для стандартизации условий эксперимента). После этого образец быстро охлаждали до –30 С и при этой температуре в течение трех минут освещали белым светом. Затем лист охлаждали до –100 С и после этого нагревали до 100 С со средней скоростью около 30 град/мин. В процессе нагрева регистрировали суммарную интенсивность излучения во всем диапазоне длин волн.

Анализировали ТЛ в трех температурных интервалах: от –40 С до 0 С (полоса А), от 0 С до 50 С (полоса В) и выше 50 С (полоса С).

Глава III посвящена изучению влияния на фотосинтетический аппарат растений препаратов на основе горца сахалинского Reynoutria sachalinensis.

В разделе III.1. исследованы люминесцентные характеристики бобов, обработанных препаратами на основе R. sachalinensis в лабораторных условиях. В предварительных экспериментах двухнедельные проростки бобов опрыскивали свежеприготовленным водным экстрактом R. sachalinensis до полного смачивания листьев; контрольные растения опрыскивали дистиллированной водой. Установлено увеличение показателя (FM - FT)/FT МИФ у обработанных растений: на 2-й день после опрыскивания – на 23%, на 10-й день – на 44% по сравнению с контролем.

Эти данные свидетельствуют об увеличении фотосинтетической активности растений при их обработке экстрактом горца. У обработанных растений наблюдалось существенное понижение интенсивности ТЛ в области 0 С, что указывает на повышение эффективности переноса электронов на акцепторной стороне фотосистемы 2 (Иноу Й, Сибата К., 1987). Установлено также уменьшение интенсивности ТЛ при высоких температурах (полоса С), что свидетельствует о повышении устойчивости мембран хлоропластов к низким температурам.

В последующих экспериментах было проведено сравнительное изучение влияния на фотосинтетический аппарат бобов водного экстракта R. sachalinensis, препарата Milsana®, а также полученных нами сверхкритических флюидных экстрактов горца.

Эксперименты по измерению медленной индукции флуоресценции листьев бобов, обработанных экстрактами R. sachalinensis, неоднократно повторяли в разное время года и в различных вариантах обработки растений.

При этом абсолютные значения показателя (FМ – FТ)/FТ для контрольных растений разных посадок изменялись в достаточно широком диапазоне от 0,4 до 0,9. Вместе с тем, относительные изменения этого показателя в различных вариантах обработки бобов экстрактами достоверно воспроизводились в нескольких сериях экспериментов, проведенных на растениях разных посадок (таблица 1).

Таблица 1. Изменения значений (FM – FT)/FT медленной индукции флуоресценции листьев бобов после их обработки экстрактами Reynoutria sachalinensis и препаратом Milsana®.

(FM – FT)/FT Вариант обработки Срок отбора после обработки 2-й день 9-й день Контроль (Н2О) 100% 100% СКФ-экстракт R. sachalinensis 120% 118% (CO2 + 10% C2H5OH) СКФ-экстракт R. sachalinensis 137% 132% (CO2 + 2% C2H5OH) СКФ-экстракт R. sachalinensis (CO2) 123% 111% Водный экстракт R. sachalinensis 125% 106% Препарат Milsana® 85% 124% Согласно общепринятым представлениям (Krause G.H., Weis E., 1991;

Lasar D., 1999), высокие значения интенсивности флуоресценции в первые секунды освещения связаны с восстановлением первичных акцепторов электронов фотосистемы 2. В последующий период начинают работать регуляторные механизмы, обеспечивающие оптимальное функционирование системы фотосинтетических реакций, и флуоресценция уменьшается.

Тушение флуоресценции на стадии FМ FТ обычно подразделяют на фотохимическое и нефотохимическое. Первое связано с окислением первичного акцептора электронов (QА) фотосистемы 2, второе – с рядом процессов, не связанных напрямую с окислительно-восстановительным состоянием QА. Из них основными являются (1) образование градиента протонов на мембране тилакоидов и (2) перераспределение энергии возбуждения в пользу фотосистемы 1 за счет латеральной миграции части светособирающих комплексов в ту область хлоропласта, где концентрируются комплексы фотосистемы 1 (Krause G.H., Weis E., 1991;

Lasar D., 1999).

Обработка проростков бобов всеми видами СКФ-экстрактов приводила к существенному увеличению значений (FМ – FТ)/FТ МИФ по сравнению с контролем, что свидетельствует о повышении фотосинтетической активности растений. Следует отметить, что увеличение отношения (FМ – FТ)/FТ во всех экспериментах было обусловлено возрастанием значений FМ по сравнению с FT (рис. 1). В условиях достаточно интенсивного возбуждающего света, использовавшегося в наших опытах, вклад фотохимического тушения флуоресценции в ее изменение на участке FM - FT невелик (Караваев В.А., 1990). Следовательно, увеличение значений (FМ – FТ)/FТ после обработки растений СКФ-экстрактами следует интерпретировать как частичное «снятие» нефотохимического тушения за счет, например, более активного синтеза АТФ в первые секунды освещения и как следствие – уменьшения градиента протонов на мембране тилакоидов.

Ускорение процесса фотофосфорилирования, в свою очередь, может быть связано с более быстрым освобождением АДФ и неорганического фосфата в ходе темновых метаболических реакций. Другой возможной причиной увеличения FM может быть более интенсивная релаксация процессов, ответственных за тушение флуоресценции, в течение 5-минутной темновой А Б FM 1мин 1мин FT Свет Свет Рис. 1. Характерные кривые медленной индукции флуоресценции листьев бобов контрольных растений (А) и растений, обработанных СКФ-экстрактом Reynoutria sachalinensis (Б) Флуоресценция ( усл.

ед.) адаптации, предшествовавшей регистрации МИФ (снижение градиента протонов на мембране, перемещение светособирающих комплексов в гранальную область тилакоидов и соответствующее увеличение «антенны» фотосистемы 2 и др.).

Максимальное увеличение показателя (FM – FT)/FT МИФ (на 32–37 % по сравнению с контролем) было отмечено в варианте обработки СКФэкстрактом, полученным с использованием 2% этанола в качестве сорастворителя. Помимо очевидного различия в составе экстрактов при варьировании состава экстрагента можно предположить, что этанол в небольших количествах способствует эффективному проникновению физиологически активных веществ, содержащихся в экстракте R. sachalinensis, внутрь хлоропласта и тем самым усиливает их стимулирующее действие на фотосинтетический аппарат. Однако дальнейшее повышение концентрации спирта при СКФ-экстракции приводило к относительному ослаблению стимулирующего действия экстракта.

Увеличение значений (FM – FT)/FT (повышение фотосинтетической активности) наблюдалось также при использовании водного экстракта R. sachalinensis, однако его стимулирующее действие было не таким продолжительным, как действие СКФ-экстракта. Так, на девятый день после обработки проростков водным экстрактом значения (FM – FT)/FT практически не отличались от контрольных значений. По сравнению с препаратом Milsana, изготовленным на основе R. sachalinensis, значительное стимулирующее действие СКФ-экстрактов развивалось уже в первые дни после обработки растений.

При обработке проростков бобов экстрактом R. sachalinensis наблюдалось увеличение интенсивности ТЛ в области отрицательных температур (полоса А), но только в случае, если при получении экстракта использовались небольшие концентрации этанола (2%) или же этанол не использовался совсем (рис. 2). Расчеты показали, что в обоих этих случаях значительно возрастала относительная светосумма полосы А (показатель SA/Sобщ, где SA – площадь под кривой ТЛ в интервале от -40 до 0 °С, Sобщ – площадь под всей кривой ТЛ), что свидетельствует об увеличении фотосинтетической активности растений (Юрина Т.П., Умнов А.М. и др., 1992).

А A Б Б В Рис. 2. Характерные кривые термолюминесценции листьев бобов:

1 – контрольные растения; 2 – растения, обработанные СКФ-экстрактами Reynoutria sachalinensis. При получении СКФ-экстрактов использовали СО2 с 10% этанола (А), СО2 с 2% этанола (Б) и чистый СО2 (В).

Наиболее сильно эффект увеличения SA/Sобщ оказался выражен при использовании 2% этанола при получении СКФ-экстрактов, что согласуется с данными, полученными методом МИФ. Кроме того, в вариантах с чистым СО2 и СО2 с добавкой 2% этанола наблюдалось уменьшение высокотемпературной ТЛ в области полосы С, что свидетельствует о повышении устойчивости мембран хлоропластов к неблагоприятным воздействиям (Солнцев М.К., 1989). При высокой (10%) концентрации этанола, использовавшегося в качестве сорастворителя при получении экстракта, значительно увеличивалась интенсивность ТЛ в области полосы С, что указывает на негативное воздействие больших количеств этанола на структурно-функциональные характеристики мембран хлоропластов.

Стимулирующее действие экстрактов R. sachalinensis на фотосинтетический аппарат листьев бобов может быть связано с поступлением в клетки листа физиологически активных соединений хиноновой природы, увеличивающих пул акцепторов электрона фотосистемы 2. Об этом, в частности, свидетельствуют полученные нами данные по изучению состава экстрактов методом хроматографии.

В разделе III.2. представлены и проанализированы результаты полевых опытов по изучению влияния экстрактов R. sachalinensis и препарата Milsana® на фотосинтетический аппарат растений ячменя. Опыты проводились в весенне-летний период 2006-2008 гг. на опытном поле РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева. Сводные данные по влиянию исследованных препаратов на медленную индукцию флуоресценции листьев растений представлены в таблице 2.

Опрыскивание растений ячменя экстрактами R. sachalinensis приводило к увеличению значений (FM - FT)/FT МИФ. Наиболее сильное стимулирующее действие экстрактов наблюдалось в течение одной недели после обработки при использовании 1%-го раствора СКФ-экстракта R. sachalinensis, полученного с 10% этанола в качестве сорастворителя. При обработке растений 2%-ным раствором того же препарата стимулирующее действие экстракта было слабее. Небольшое уменьшение значений (FM – FT)/FT при использовании 0,5% и 1% растворов Milsana® на 20-й день после обработки может быть связано с негативным влиянием спирта, входящим в состав препарата.

Увеличение фотосинтетической активности в течение трех недель после обработки вегетирующих растений водным и СКФ-экстрактами R. sachalinensis способствовало усилению ростовых процессов и, в итоге, привело к повышению урожайности ячменя. Так, наблюдалось увеличение продуктивной кустистости, а также массой зерна с главного колоса и растения.

Таблица 2. Значения (FM – FT)/FT (± 0,03) медленной индукции флуоресценции растений ячменя, обработанных экстрактами R. sachalinensis.

(FM – FT)/FT, ± 0,СКФ- СКФВремя экстракт экстракт Водный после R. sachali- R. sachaliMilsana® Milsana® обработки, экстракт nensis nensis Контроль 0,5% 1% сутки (CO2 + 10% (CO2 + 10% R. sachali- раствор раствор C2H5OH) C2H5OH) nensis 1%-й 2%-й раствор раствор 0,59 0,55 0,47 0,60 0,0,(100%) (123%) (115%) (98%) (125%) (108%) 0,45 0,53 0,41 0,45 0,63 0,(100%) (118%) (91%) (100%) (140%) (124%) 0,36 0,39 0,27 0,26 0,52 0,(100%) (108%) (75%) (72%) (144%) (128%) Наличие определенной корреляции между увеличением значений (FM – FT)/FT МИФ (увеличением фотосинтетической активности) в первые дни после обработки растений в фазу их наиболее интенсивного роста и развития, с одной стороны, и повышением урожайности, с другой, – свидетельствует о возможности использования метода МИФ для оптимизации норм расхода, сроков и способов обработки растений физиологически активными веществами.

В разделе III.3. описаны опыты по изучению изменений фотосинтетической активности листьев огурца, обработанных экстрактом Reynoutria sachalinensis и пораженных западным цветочным трипсом.

Значения (FM – FT)/FT МИФ при поражении уменьшались и составляли 70– 90% от контрольных значений, что свидетельствует о соответствующем снижении фотосинтетической активности. У пораженных растений отсутствовал первый «быстрый» пик МИФ, наблюдавшийся у здоровых растений (рис. 3) и характерный для относительно молодых листьев. Таким образом, можно констатировать, что поражение трипсом в данном случае вызывало ускоренное старение растений.

Положительное действие обработки препаратами проявилось в том, что у обработанных растений, пораженных трипсом, фотосинтетическая активность была в целом выше, чем у необработанных.

В разделе III.4.

представлены результаты экспериментов по изучению медленной индукции флуоресценции и СО2-обмена листьев бобов, обработанных экстрактом горца сахалинского Reynoutria sachalinensis.

Для измерения СО2-обмена Рис. 3. Характерные кривые медленной пакеты с проростками бобов индукции флуоресценции листьев помещали в герметизированную огурца: 1 – здоровые растения; 2 – растения, пораженные трипсом (4-й камеру из плексигласа объемом настоящий лист, 20 дней после 10 л. К воздуху в камере высаживания личинок); 3 – лист из добавляли углекислый газ до специальной камеры (значительные концентрации 0,5 %. Содержание следы поражения).

СО2 измеряли с помощью портативного ИК-газоанализатора С2000 (Oldham, Франция). Изменение содержания СО2 в камере непрерывно регистрировали в течение 45 мин, вначале при освещении тремя люминесцентными лампами (средняя освещенность около 5000 лк, 15 мин), затем шестью такими лампами (лк, 15 мин), а затем в течение 15-минутного темнового периода. Среднюю скорость СО2-обмена оценивали по угловому коэффициенту соответствующих зависимостей, с учетом данных о вкладе в газообмен биомассы листьев и стеблей (Амелин А.В., 2001).

Таблица 3. Скорость СО2-обмена (в мкмолях СО2 на 1 г сырой массы листьев за 1 ч) и значения (FM – FT)/FT медленной индукции флуоресценции листьев бобов, обработанных экстрактом R. sachalinensis.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»