Влияние соотношения красного и дальнего красного света на рост, содержание пигментов и интенсивность фотосинтеза у кресс-салата

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Дальний красный свет – это электромагнитное излучение с длиной волны 700–800 нм. Свет таких длин волн не входит в диапазон ФАР, но выполняет информационную роль для растений и опосредованно влияет на интенсивность фотосинтеза. В данной работе представлены результаты эксперимента по выращиванию кресс-салата (Lepidium sativum L.) в условиях освещения с разным соотношением красного и дальнего красного света (КС/ДКС) в общем спектре освещения. Рассмотрены варианты разного соотношения КС/ДКС = 1.1; КС/ДКС = 0.8; КС/ДКС = 0.5. Изучено влияние соотношения КС/ДКС на длину растений, содержание хлорофиллов и каротиноидов в листьях, интенсивность фотосинтеза. Показано, что понижение соотношения КС/ДКС в освещении приводит к удлинению растений кресс-салата, снижает содержание фотосинтетических пигментов. Освещение с соотношениями КС/ДКС = 0.8 и КС/ДКС = 0.5 при этом не снижает интенсивность фотосинтеза (на 14 сутки эксперимента), что может быть рассмотрено как положительное влияние. Освещение с соотношением КС/ДКС = 1.1 привело к снижению интенсивности фотосинтеза, вероятно, за счет значимого снижения содержания хлорофиллов и каротиноидов в листьях растений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Н. Лисина

Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: atea2@yandex.ru
Россия, Пермь

О. А. Четина

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: atea2@yandex.ru
Россия, Пермь

В. А. Парфенкова

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: atea2@yandex.ru
Россия, Пермь

О. В. Бурдышева

Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: atea2@yandex.ru
Россия, Пермь

Е. С. Шолгин

Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: atea2@yandex.ru
Россия, Пермь

Список литературы

  1. Park Y., Runkle E.S. Far-red radiation promotes growth of seedlings by increasing leaf expansion and whole-plant net assimilation // Environ. Exp. Bot. 2017. V. 136. P. 41. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2016.12.013
  2. Casal J.J. Photoreceptor signaling networks in plant responses to shade // Annu. Rev. Plant Biol. 2013. V. 64. P. 403. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050312-120221
  3. Ballaré C.L., Sánchez R.A., Scopel A.L., Casal J.J., Ghersa C.M. Early detection of neighbour plants by phytochrome perception of spectral changes in reflected sunlight // Plant Cell Environ. 1987. V. 10. P. 551.
  4. Войцеховская О.В. Фитохромы и другие (фото)рецепторы информации у растений // Физиология растений. 2019. T. 66. С. 163. https://doi.org/10.1134/S0015330319030151
  5. Gommers C.M., Visser E.J., St Onge K.R., Voesenek L.A., Pierik R. Shade tolerance: when growing tall is not an option // Trends Plant Sci. 2013. V. 18. P. 6. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2012.09.008
  6. Smith H. Phytochromes and light signal perception by plants-an emerging synthesis // Nature. 2000. V. 407. P. 585
  7. Emerson R., Chalmers R., Cederstrand C. Some factors influencing the long-wave limit of photosynthesis // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1957. V. 43. P. 133. https://doi.org/10.1073/pnas.43.1.133
  8. Shibuya T., Endo R., Yuba T., Kitaya Y. The photosynthetic parameters of cucumber as affected by irradiances with different red:far-red ratios // Biol. Plant. 2015. V. 59. P. 198.
  9. Lee M.J., Park S.Y., Oh M.M. Growth and cell division of lettuce plants under various ratios of red to far-red light-emitting diodes // Hortic., Environ. Biotechnol. 2015. V. 56. P. 186.
  10. Калашникова Е.А., Киракосян Р.Н., Десятерик А.А., Ганаева Д.Р., Абубакаров Х.Г., Слепцов Н.Н. Роль светового режима в регулировании продукционного процесса растений в системе интенсивного культивирования in vitro // Естественные и технические науки. 2021. № 5 (156). С. 64.
  11. Bulychev A.A., Osipov V.A., Matorin D.N., Vredenberg W.J. Effects of farred light on fluores cence induction in infiltrated pea leaves under dimin ished ΔpH and Δϕ components of the proton motive force // J. Bioenerg. Biomembr. 2013. V. 45. P. 37. https://doi.org/10.1007/s10863-012-9476-6
  12. Tan T., Li S., Fan Y., Wang Z., Ali Raza M., Shafiq I., Wang B., Wu X., Yong T., Wang X., Wu Y., Yang F., Yang W. Far-red light: A regulator of plant morphology and photosynthetic capacity // The Crop Journal. 2022. V. 10 (2). P. 300. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.06.007
  13. Kasperbauer M.J., Peaslee D.E. Morphology and photosynthetic efficiency of tobacco leaves that received end-of-day red and far red light during development // Plant Physiol. 1973. V. 52. P. 440.
  14. Kalaitzoglou P., Ieperen W., Harbinson J., van der Meer M., Martinakos S., Weerheim K., Nicole C.C.S., Marcelis L.F.M. Effects of continuous or end-of-day far-red light on tomato plant growth, morphology, light absorption, and fruit production // Frontiers in Plant Science. 2019. V. 10. P. 322. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00322
  15. Hitz T., Hartung J., Graeff-Hoenninger S., Munz S. Morphological response of soybean (Glycine max (L.) Merr.) cultivars to light intensity and red to far-red ratio // Agronomy. 2019. V. 9. P. 428. https://doi.org/10.3390/agronomy9080428
  16. Kurepin L.V., Walton L.J., Reid D.M., Pharis R.P., Chinnappa C.C. Growth and ethylene evolution by shade and sun ecotypes of Stellaria longipes in response to varied light quality and irradiance // Plant, Cell Environ. 2006. V. 29. P. 647. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2005.01443.x
  17. Shibuya T., Endo R., Kitamura Y., Kitaya Y., Hayashi N. Potential photosynthetic advantages of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings grown under fluorescent lamps with high red:far-red light // HortScience. 2010. V. 45. P. 553. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.45.4.553
  18. Karlsson P.E. Phytochrome is not involved in the red-light-enhancement of the stomatal blue-light-response in wheat seedlings // Physiol. Plant. 1988. V. 74. P. 544. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1988.tb02016.x
  19. Zou J., Zhang Y.T., Zhang Y.Q., Bian Z.H., Fanourakis D., Yang Q.C., Li T. Morphological and physiological properties of indoor cultivated lettuce in response to additional far-red light // Sci. Hortic. 2019. V. 257. P. 108725. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108725
  20. Yang Z.Q., Zhang J.B., Li Y.X., Peng X.D., Zhang T.H., Zhang J. Effects of red/far red ratio on morphological index, leaf area and dry matter partitioning of cut chrysanthemum flower // Acta Ecologica Sinica. 2012. V. 32. P. 2498. https://doi.org/10.5846/stxb201110151529
  21. Chang N., Gao Y.F., Zhao L., Liu X.M., Gao H.B. Arabidopsis FHY3/CPD45 regulates far-red light signaling and chloroplast division in parallel // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 9612. https://doi.org/10.1038/srep09612
  22. Ленбаум В.В., Булычев А.А., Маторин Д.Н. Влияние дальнего красного света на индукционные изменения быстрой и замедленной флуоресценции и редокс-состояния р700 у Scenedesmus quadricauda // Физиология растений. 2015. Т. 62. С. 229. https://doi.org/10.7868/S001533031502013X
  23. Pettai H., Oja V., Freiberg A., Laisk A. Photosynthetic activity of far-red light in green plants // Biochim. Biophys. Acta. 2005. V. 1708 (3). P. 311. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2005.05.005
  24. Stoylova S., Flint T.D., Ford R.C., Holzenburg A. Structural analysis of photosystem II in far-red-light-adapted thylakoid membranes: New crystal forms provide evidence for a dynamic reorganization of light-harvesting antennae subunits // Eur. J. Biochem. 2000. V. 267. P. 207. https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.2000.00996.x
  25. Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. М.: Академия, 2003. 254 с.
  26. Аликов Х.К. Фотоколориметрический метод определения содержания углерода в листьях мокрым сжиганием в хромовой смеси // Методы комплексного изучения фотосинтеза. Л., 1983. Вып. 2. С. 6.
  27. Morgan P.W., Finlayson S.A., Childs K.L., Mullet J.E., Rooney W.L. Opportunities to improve adaptability and yield in grasses // Crop Sci. 2002. V. 42. P. 1791. https://doi.org/10.2135/cropsci2002.1791
  28. Zhen S., Bugbee B. Substituting far-red for traditionally defined photosynthetic photons results in equal canopy quantum yield for CO2 fixation and increased photon capture during long-term studies: implications for re-defining PAR // Frontiers in Plant Science. 2020. V. 11. P. 581156. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.581156
  29. Polívka T., Frank H.A. Molecular factors controlling photosynthetic light harvesting by carotenoids // Acc. Chem. Res. 2010. V. 43. P. 1125. https://doi.org/10.1021/ar100030m
  30. Biswal U.C., Bergfeld R., Kasemir H. Phytochrome-mediated delay of plastid senescence in mustard cotyledons: changes in pigment contents and ultrastructure // Planta. 1983. V. 157. P. 85.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектральный состав освещения в секторах гроубокса. а) сектор 1 (КС/ДКС = 9.9); б) сектор 2 (КС/ДКС= 1.1); в) сектор 3 (КС/ДКС = 0.8); г) сектор 4 (КС/ДКС = 0.5). PFD-R – поток фотонов в “красной зоне”, мкмоль/(м2 с). PFD-B – поток фотонов в “синей зоне”, мкмоль/(м2 с). PFD-G – поток фотонов в “зеленой зоне”, мкмоль/(м2 с). PFD-FR – поток фотонов в “дальней красной зоне”, мкмоль/(м2 с).

Скачать (55KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Внешний вид растений в гроубоксе на 7 сутки эксперимента. Цифрами обозначены номера секторов.

Скачать (28KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Длина надземной части кресс-салата при освещении с разным соотношением КС/ДКС.

Скачать (17KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Содержание каротиноидов в листьях кресс-салата при освещении с разным соотношением КС/ДКС. Звездочкой отмечены значимые различия с контрольным вариантом.

Скачать (14KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Содержание хлорофиллов а и б в листьях кресс-салата при освещении с разным соотношением КС/ДКС на 7 сутки исследования. Звездочкой отмечены значимые различия с контрольным вариантом.

Скачать (14KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Содержание хлорофиллов а и б в листьях кресс-салата при освещении с разным соотношением КС/ДКС на 14 сутки исследования. Звездочкой отмечены значимые различия с контрольным вариантом.

Скачать (14KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Интенсивность фотосинтеза по содержанию углерода в листьях кресс-салата при освещении с разным соотношением КС/ДКС.

Скачать (16KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024