CC BY
71
УДК 635.658:631.524.01:581.132
A.B. Амелин, доктор сельскохозяйственных наук Е.И. Чекалин, кандидат сельскохозяйственны1х наук ФГБОУ ВПО Орёл ГАУ И.В. Кондыков, кандидат сельскохозяйственны1х наук
гну внии збк
Е.А. Дмитриева, аспирант ФГБОУ ВПО Орёл ГАУ
АКТИВНОСТЬ СВЕТОВЫХ И ТЕМНОВЫХ РЕАКЦИЙ Ф ОТОСИНТЕЗА У ГЕНОТИПОВ
ЧЕЧЕВИЦЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
В полевых условиях на интактных растениях 12 образцов чечевицы обыкновенной изучены темновые и световые реакции фотосинтеза, с целью выявления их роли в формировании урожая. Установлено, что генотипы культуры обладают широким диапазоном изменчивости функциональных показателей фотосинтеза. нтервал генотипического варьирования интенсивности
фотосинтеза листьев растений чечевицы обыкновенной находился в годы исследования в диапазоне от 2,31 до 10,01 цто1 С02/т ¡, а квантового выхода первичного разделения зарядов в фотосистеме II (КВФХ) — от 0,37 до 0,73. Установлена высокая корреляция между КВФХ и фотохимическим тушением флуоресценции хлорофилла (ФХТФХ) (г=0,92, значимо при Р=0,05),а также
активностью поглощения листьями молекул С02 и интенсивностью их транспирации (г=0,61 значимо при Р=0,05). Но не выявлено существенной связи между активностью фотосинтетического аппарата и урожайностью сорта.
Выделенные образцы с высокими значениями эффективности поглощения и использования квантов света (192/08 и 199/08), а так же интенсивности фотосинтеза (образец 246/08, сорта Веховская 1 и Аида), рекомендованы селекции в качестве источников высокой фотосинтетической активности культуры.
Ключевые слова: чечевица обыкновенная, интенсивность фотосинтеза, флуоресценция хлорофилла, квантовый выход первичного разделения зарядов, фотосистема II.
Жизнедеятельность растения в целом зависит от огромного числа промежуточных метаболических звеньев, начало которых - в процессах фотосинтеза [8]. Как известно за счет этого процесса образуется до 95% сухого вещества [12]. Поэтому, физиологи большие надежды в дальнейшем росте урожайности возлагают на интенсификацию фотосинтетической активности растений [9,10,11], не смотря на то, что интенсивность фотосинтеза зависит от многих внутренних и внешних факторов и не имеет четко связи с продуктивностью растений [15,16]. Однако многие ученые отмечают, что высокопродуктивные сорта зерновых культур отличаются более интенсивно работо электронно-транспортно цепи и в целом первичных реакций фотосинтеза [4,5,6,13,14].
Аналогичные экспериментальные данные были получены у гороха [1,2] и люпина [17]. На чечевице оценка активности темновых и световых реакци фотосинтеза не проводилась, лишь было установлена
Photosynthetic rate, quantum yield of photosystem II, photochemical and non-photochemical quenching of
chlorophyll fluorescence of intact plants of 12 variety of lentil are studied in field conductions, and their relationship with seed yield.
Wide range of photosynthetic functions of genotypes is established. Photosynthetic rate are modified from 2,31 to 10,01 !mol CO2/m2s, and quantum yield of photosystem II are modified from 0,37 to 0,73.
High correlation are established between quantum yield of photosystem II and photochemical quenching of chlorophyll fluorescence (r=0,92, P=0,05), and photosynthetic rate and transpiration of levies (r=0,61, P=0,05). But signification correlation between seed yield and photosynthetic activity isn't displayed.
Variety with high parameter of quantum yield of photosystem II and photochemical quenching of chlorophyll fluorescence (192/08 and 199/08), and photosynthetic rate (246/08, Vehovska 1, Aida)
Key words: lentil, photosynthetic rate, fluorescence of
chlorophyll, photosystem II, quantum yield of photosystem II, photochemical and non-photochemical quenching of chlorophyll fluorescence.
положительная связь между содержанием хлорофиллом а+в и семенной продуктивностью [3].
С учетом этого нами изучались темновые и световые реакции фотосинтеза у генотипов чечевицы обыкновенно й, с целью выявления их роли в формировании урожая.
Методика исследований
Исследования выполнялись в рамках тематического плана ЦКП «Генетические ресурсы растени и их использование» по совместно программе с ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур в соответствии с заданием Минсельхоза России «Разработать инновационные
(нетрадиционные) методы и способы оценки генофонда сельскохозя ственных растени для мобилизации их потенциальных возможносте в селекции на качественную продуктивность и усто чивость к экстремальным биотическим и абиотическим факторам среды».
Объектами исследования являлись 12 образцов чечевицы. Опытный материал выращивали в условиях полевого опыта на делянках площадью 10 м2 в 4-х кратной повторности. Размещение делянок -рендомизированное. В изучении опытного материала использованы следующие методы и подходы:
- изучение интенсивности фотосинтеза и транспирации листьев - по оригинальной методике на приборе Ьі-6400.
- активность световых реакци фотосинтеза методом регистрации индукции флуоресценции хлорофилла у интактных растени с использованием портативной системы измерения Міпі-РАМ по Бі1§ег &8сЬгеіЬег [18].
- дисперсионны и корреляционны анализы экспериментальных данных проводили согласно «Методике полевого опыта» [7].
Результаты исследований и их обсуждение
Результаты исследований показали, что интервал генотипического варьирования интенсивности фотосинтеза листьев растени чечевицы обыкновенной находится в диапазоне от 2,31 до 10,01 9то1 С02/ш\
В 2010 засушливом году наиболее высокой интенсивностью фотосинтеза характеризовались образцы 246/08 (10,01 9то1 С02/ш^) сорта Веховская 1 (8,56) и Аида (8,20), превосходя по данному показателю сорт-стандарт Рауза в 3,3 раза. В силу этого они могут быть использованы в селекции культуры в качестве источника высоко фотосинтетическо активности и адаптации к экстремальным условиям возде ствия (рис. 1).
12,0
10,0
8,0
6,0
4.0
2.0 0,0
«
в и
и
я £
я
а, О
.с
—
и
о
£
Я
—
о
Я
О}
н
_
£
о
а
£
Интенсивность фотосинтеза
- Интенсивность транспирация
Рисунок 1 - Интенсивность фотосинтеза и транспирации у различных генотипов чечевицы обыкновенной
Минимальные значения интенсивности усвоения углекислоты отмечена у образцов 192/08 (2,69 9то1 С02/ш^) и 213/08 (2,31 9Шо1 С02/ш^), а также у районированных сортов Рауза (2,89 9то1 С02/ш^) и Светлая (3,09 9то1 /ш28).
Одновременно показано, что активность поглощения листьями молекул С02 тесным образом связана с интенсивностью их транспирации -коэффициент корреляции составил 0,61 (значимо при Р=0,05).
Это обусловлено тем, что оба физиологических процесса в растениях осуществляются посредствам одних и тех же устьиц листьев и направлены на выполнение ими свое главно функции -фотосинтеза.
Однако не всегда высокой интенсивности фотосинтеза листьев соответствует и высокая интенсивность их транспирации (рис. 1). Например, у сорта Аида интенсивность фотосинтеза была всего на
22% ниже, а интенсивность транспирации - в 3 раза меньше, чем у образца 246/08. Это указывает на то, что фотосинтетически аппарат растени данного сорта может активно поглощать молекулы С02 и при этом экономно расходовать воду. То есть растения сорта Аида в случае не достатка влаги в меньшей степени могут испытывать стресс от засухи. По нашему мнению такие сорта и должны служить базовой основой для селекции культуры на высокую и стабильную продуктивность.
По величине квантового выхода первичного разделения зарядов в фотосистеме II (КВФХ) генотипы чечевицы обыкновенно различались в менее широком диапазоне - от 0,37 до 0,73. Из них наиболее высоко эффективностью поглощения квантов света молекулами хлорофилла характеризовались селекционные образцы 192/08 и 199/08, а наименьшей - Рауза, Веховская 1, Светлая, 246/08 (рис. 2).
Рисунок 2 - Квантовый выход первичного разделения зарядов в фотосистеме II у различных генотипов чечевицы
обыкновенной
Но высокие значения КВФХ не всегда способствовали такому же поглощению углекислого газа листьями растений. Нами не выявлено существенной корреляционной связи между эффективностью поглощения квантов света молекулами хлорофилла и интенсивностью фотосинтеза (г = -0,31).
В опыте были образцы как с высоким КВФХ и низкой интенсивностью фотосинтеза (192/08), так и с высоко интенсивностью фотосинтеза и низким КВФХ (246/08), а так же с высоким КВФХ и
средними значениями интенсивности поглощения углекислоты (сорт Образцов Чифлик 7 и образецы 194/08 и 199/08). Это указывает на то, что растения сортов чечевицы обыкновенно по-разному используют энергию квантов солнца на осуществление своих физиологических функци , в том числе поглощение молекул С02 листьями.
Самая высокая продуктивность использования солнечно энергии растени отмечена у образцов 192/08 и 199/08 (ФХТФХ - 0,739 и 0,726
соответственно) (рис. 3).
Рисунок 3 -
Фотохимическое (ФХТФХ) и нефотохимическое (НФХТФХ) тушение флуоресценции хлорофилла у различных
генотипов чечевицы обыкновенно
Этим же генотипам было присуще и самое низкое значение нефотохимического тушения
хлорофилла (НФХТФХ): 0,274 у и 0,325 - у 192/08, отражающее использование солнечно энергии
флуоресценции образца 199/08 неэффективное
молекулами хлорофилла, которая трансформируется в тепло или деструктивные процессы в клетках.
При этом высокая активность световых и темновых реакци фотосинтеза слабо отражалась на формировании генотипами высокой урожайности. К примеру, образец 246/08 с самой высокой
активностью темновых реакций фотосинтеза (интенсивность поглощения углекислоты 10,01 9mol CO2/m2s), формировал урожайность на уровне 11,8 ц/га. а у образца 192/08 с высокой активностью поглощения (КВФХ - 0,700) и использования квантов света (ФХТФХ - 0,739) урожайность семян
составляла только 8,4 ц/га.
Среди изученных генотипов и был сорт Светлая, которы на фоне низко интенсивности фотосинтеза и поглощения квантов света формировал и низкую урожайность семян (4,3 ц/га).
В целом по изученно группе установлена высокая корреляционная связь между КВФХ и ФХТФХ (r=0,92, значимо при Р=0,05). И по-прежнему не отмечено существенно связи показателе активности фотосинтетического аппарата и урожа ности, а так же интенсивности протекания световых и темновых реакци фотосинтеза.
Заключение
Таким образом, результаты проведенных исследовани свидетельствуют, что генотипы чечевицы обыкновенной обладают широким диапазоном варьирования функциональных показателе фотосинтеза, что позволяет вести целенаправленную селекцию культуры по одному из важных факторов формирования урожая.
В этих целях селекции культуры можно рекомендовать образцы с высокими значениями эффективности поглощения и использования квантов света (192/08 и 199/08), а так же интенсивности фотосинтеза - образец 246/08, сорта Веховская 1 и Аида.
Литература
1. Амелин, А.В. Фотовосстановительная активность хлоропластов у сортов и лини гороха /
А.В. Амелин // Физиология и биохимия культурных растений - 1992. - Т. 24. - № 5. - С. 448-454.
2. Амелин, А.В. Морфофизиологические основы повышения эффективности селекции гороха: 03.00.12 "Физиология и биохимия растений": автореф. дис.на соиск. уч. степ. д-ра с.-х. наук / Александр Васильевич Амелин; [ОГАУ]. - М., 2001. - 46 с. -Библиогр.:с. 43-46.
3. Бобкова, Ю.А. Морфофизиологические
особенности видов и генотипов чечевицы в условиях среднерусской лесостепи: 06.01.05 «Селекция и
семеноводство» и 06.01.09 «Растениеводство»:
автореф. дис.на соиск. уч. степ. канд. с.-х. наук / Юлия Анатольевна Бобкова; [БГСХА]. - Брянск, 2000. - 20 с. - Библиогр.: с. 18.
4. Володарский, Н.И. Фотосинтетическая
активность верхнего листа пшеницы у сортов различно продуктивности / Н.И. Володарски , Е.Е. Быстрых, Е.К. Николаева //
Сельскохозяйственная биология - 1978. - Т. 8. - № 5.
- С. 703-710.
5. Гавриленко, В.Ф. Особенности фотосинтети-ческого энергообмена у высокопродуктивных сортов пшеницы / В.Ф. Гавриленко, Т.В. Жигалова, Е.М. Бассарская // Международная конференция
«Физико-химические основы структурнофункциональной организации растений» (06-10
октября 2008, г. Екатеринбург, Россия). Тезисы докладов. - Екатеринбург, 2008. - С. 124-125.
6. Гавриленко, В.Ф. Особенности фотосинтети-ческого энергообмена сортов пшеницы различной продуктивности / В.Ф. Гавриленко, Т.В. Жигалова // Физиолого-биохимические особенности пшениц разной продуктивности - М.: МГУ, 1980. - С. 5-43.
7. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (С основами статистическо обработки результатов исследовани ) / Б.А. Доспехов. - изд. 4-е, доп. и перераб. - М.: Колос, 1979. - 416 с.
8. Киселева, И.С. Фотосинтез в системе донорно-акцепторных связе в растении / И.С. Киселева // Международная конференция «Физико-химические основы структурно-функционально организации растений» (06-10октября 2008, г. Екатеринбург, Россия). Тезисы докладов. - Екатеринбург, 2008. -С. 9-10.
9. Кумаков, В.А. Фотосинтетическая
деятельность растени в аспекте селекции. Физиология фотосинтеза / В.А. Кумаков - М.: Наука, 1982. - С. 283.
10. Мокроносов А.Т. Фотосинтез и его роль в формировании урожая // Физиология картофеля - М, 1979. - С. 138-190.
11. Насыров, Ю.С. Генетическая регуляция формирования и активности фотосинтетического аппарата / Ю.С. Насыров // Физиология фотосинтеза -М.: Наука, 1982. - С. 146-164.
12. Ничипорович, А. А. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах / А.А. Ничипорович, Л.Е. Строганова, С.Н. Чмора, М.П. Власова - М.: АН СССР, 1961. - 133с.
13. Рубин, А.Б. Биофизические методы в экологическом мониторинге / А.Б Рубин // Соросовский образовательный журнал - 2000. - № 4.
- Т. 6. - С. 7-13.
14. Рубин, А.Б. Регуляция первичных процессов фотосинтеза / А.Б. Рубин, Т.Е. Кренделева // Успехи биологической химии - 2003. - Т. 43. - С. 225-266.
15. Чиков, В.И. Связь фотосинтеза с продуктивностью растени / В.И. Чиков // Соросовски образовательны журнал - 1997. - № 2.
- С. 23-27.
16. Чиков, В.И. Эволюция представлений о связи фотосинтеза с продуктивностью растени /
В.И. Чиков // Физиология растений - 2008. - № 1. -Т. 55. - С. 140-154.
17. Яговенко, Г.Л. Генетические основы фотосинтетическо активности сортообразцов люпина и ее доля в продуктивности: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. биол. наук / Г.Л. Яговенко -Минск, 1991. - 19с.
18. Bilger, W. Determination of the quantum efficiency of photosystem II and of nonphotochemical quenching of chlorophyll fluorescence in the field / W. Bilger, U. Schreiber, M. Bock. - Oecologia, 1995. -102:425-32.
Вестник Орел Г Ay
апрель
№2(35)
2012
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_______________________________________________________
Редакционный совет:
Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Золотухина О.А. (редактор)
Адрес редакции:
302019, г. Орёл, ул. Генерала Родина, 69.
Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: [email protected] Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ <ФС77-21514 от 11.07.2005 г.
Специалист регионального методического центра по УДК: Служеникина А.М. Технический редактор: Мосина А.И.
Сдано в набор 27.03.2012 г. Подписано в печать 26.04.2012 г. Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Та мс.
Объём 19,3 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орёл, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР <021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научны1х работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций
Содержание номера
Научное обеспечение развития растениеводства Лысенко Н.Н., Лысенко С.Н., Наумкин В.П. Экологические предпосылки формирования
вредной энтомофауны соевого агроценоза в Орловской области............................. 2
Кузнецов И.И., Амелин А.В. Потенциальные возможности подукционного процесса растений у сортов сои северного экотипа в условиях центрально-черноземного региона
России................................................................................. 11
Кирсанова Е.В., Злотников А.К., Цуканова З.Р., Васильчиков А.Г., Головина Е.В., Чекалин Е.И., Мо—арова И.П., Дарюга К.В. Экзогенная регуляция роста и развития
растений сои сорта Ланцетная в условиях Орловской области.............................. 14
Синеговский М.О. Факторы эффективного возделывания сои в хозяйствах Амурской
области................................................................................ 19
Мельник А.Ф., Мартынов А.Ф. Формирование урожайности и качества зерна озимой
пшеницы................................................................................ 23
Забродкин А.А. Влияние различных способов обработки почвы на урожайность и качество
зерна озимой пшеницы................................................................... 28
Титова Е.М., Внукова М.А. Эффективность комплексного применения удобрений и
гербицида димесол на посевах ярового ячменя............................................ 32
Глинушкин А.П. Кончиковый бактериоз яровой пшеницы на Южном Урале...................... 36
Захарова М.В., Новик Н.В., Яговенко Т.В. Особенности организации мониторинга за
проявлением алкало идности люпина при производстве его оригинальных семян.............. 38
Агаркова С.Н., Беляева Р.В., Беляева Ж.А., Головина Е.В., Сулимов В.В., Павловская Н.Е., Коломейченко А.С. Продукционный процесс сортов люпина и его
оптимизация путем использования регуляторов роста и развития........................... 40
Гнеушева И.А., Солохина И.Ю., Горькова И.В., Павловская Н.Е. Фотосенсибилизирующее де йствие гречихи и продуктов ее биотехнологической переработки.. 45 Павловская Н.Е., Солохина И.Ю., Гнеушева И.А. Исследование тритерпеновых сапонинов,
полученных из корней овса посевного AVENA SATIVA L..................................... 48
Богомолов А.А. Посевные качества семян люцерны изменчивой после обработки посевов
регуляторами роста и микроудобрениями в северном Зауралье.............................. 51
Титаренко А.В., Титаренко Л.П., Козлов А.А., Вертий Н.С. Характер проявления
автофертильности у аллополиплоидной озимой ржи......................................... 54
Трухан О.В. Биологические особенности цветения овсяницы красной (FESTUCA RUBRA L.) 56 Пономарев С.Г. Ресурсосберегающие технологии использования вторичного сырья
крупяного производства................................................................. 60
Самородский В.А., Федоренкова Н.М. Особенности управления конкурентоспособностью
на рынке продукции льноводства......................................................... 63
Маремуков А.А. Структурные преобразования в плодово-ягодном подкомплексе АПК и их
влияние на его развитие................................................................ 67
Сковородников Д.Н., Райков И.А., Челяев Д.Н. Адаптация полученных in vitro растений
малины к нестерильным условиям......................................................... 70
Козлова Е.А. Биопрепараты в защите смородины черно й................................... 73
Г ригорьева Л.В., Балашов А.А. Урожай и архитектоника корнево й системы деревьев яблони
в саду разной плотности посадки........................................................ 76
Новикова А.С. Продуктивность агроэкосистем в связи с изменением интенсивности и направленности на биологические процессы под влиянием современных обработок почвы.. 79
Митусов А.В., Митусова О.Е., Лопачев Н.А. Особенности пространственного
распределения органического углерода почвы............................................. 83
Небытов В.Г., Кузнецова Е.А. Влияние фосфорных и органических удобрений на фосфатное
состояние почвы и урожай культур в севообороте......................................... 87
Степанова Л.П., Моисеева М.Н., Цыганок Е.Н., Коренькова Е.А. Экологические последствия сжигания сельскохозя ственных отходов на состояние плодородия пахотных
почв................................................................................... 93
Наумкин В.П., Донской М.М. Морфобиологические особенности чины посевной
(LATHYRUS SATiVUS L.) в условиях Центрально-Черноземного региона России................ 97
Амелин А.В., Чекалин Е.И., Кондыков И.В., Дмитриева Е.А. Активность световых и
темновых реакций фотосинтеза у генотипов чечевицы обыкновенной......................... 102
Экономические аспекты развития аграрного производства Прока Н.И., Волченкова А.С. Сравнительный анализ уровня производительности труда в
аграрном секторе экономики............................................................. 106
Злобин Е.Ф., Тришкина Е.С. Экономическая оценка эффективности использования
производственных ресурсов в сельском хозяй стве Орловско й области..................... 113
Быков Р.А., Лытнева Н.А. Риск в системе оплаты труда работников организации............ 117
Дерунова Е.А. Методические подходы к оценке эффективности научно-технических
проектов в системе продвижения научных достижени й в сельском хозяй стве............... 123
Наумов А.И., Полухин А.А. Основные проблемы повышения эффективности труда в условиях техническо и технологическо модернизации сельского хозя ства Орловско
области................................................................................ 127
Парушина Н.В., Лытнева Н.А. Система показателей экономики труда в управлении
кадровым потенциалом организации....................................................... 131
Докальская В.К., Полянин А.В. Развитие социальной сферы, как фактор повышения
качества рабочей силы.................................................................. 136
Лытнева Н.А. Системы оплаты труда на предприятиях реального сектора экономики.......... 139
Никитин Б.А., Суслов С.А. Анализ эффективности развития зерновой подотрасли
Нижегородской области с 1995 по 2010................................................... 144
Миколайчик И.Н., Морозова Л.А., Матасов А.А. Современные технологии повышения эффективности выращивания молодняка КРС................................................ 149
© ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, 2012
