Дефицит азота (N) и железа (Fe) в почве – важные факторы, лимитирующие продуктивность сельскохозяйственных культур во многих регионах мира. Низким содержанием биологически доступных форм N характеризуется большинство наземных экосистем, низкое содержание Fe у растений встречается преимущественно на карбонатных и переизвесткованных почвах, занимающих около 30 % поверхности суши [1]. Сходство визуальных симптомов дефицита N и Fe у растений (желтая окраска листьев) может приводить к ошибкам в диагностике минерального стресса этих разновидностей, если диагностику осуществлять с помощью приборов, измеряющих концентрацию хлорофилла в листьях.
Использование параметров индукционной кривой флуоресценции хлорофилла («OJIP-тест») расширяет возможности «классических» исследований параметров флуоресценции хлорофилла и позволяет достаточно быстро оценить влияние различных стрессовых факторов на процесс фотосинтеза [3]. Кроме того, анализ параметров индукционной кривой флуоресценции хлорофилла может быть перспективен для быстрой оценки жизнеспособности растений и понимания взаимосвязи между структурой и функцией фотосинтетического аппарата. Однако, опубликованные к настоящему времени результаты по применению этого теста для диагностики минерального статуса растений неоднозначны [2, 3].
Цель настоящей работы — оценить перспективы использования «OJIP теста» для диагностики обеспеченности растений огурца Fe и N.
Методика проведения эксперимента описана ранее [4]. Флуоресцентные параметры рассчитывали по формулам, предложенным R.J. Strasser, A. Srivastava и M. Tsimilli-Michael [5].
В результате проведенных исследований идентифицированы параметры OJIP-теста, перспективные для быстрой диагностики недостатка Fe в растениях: VI – относительная флуоресценция на шаге I, отражает способность ФС I (фотосистема I) и её акцепторов окислять восстановленный пластохинон; φD0 – квантовая эффективность рассеивания энергии; TR0/RC – поток энергии возбуждения, улавливаемой одним реакционным центром в начальный момент освещения адаптированного к темноте листа; DI0/RC – общее количество энергии, рассеиваемой одним реакционным центром в виде тепла, флуоресценции или переноса к фотосистеме I (ФС I). Увеличение значений этих параметров регистрировали уже на третьи сутки после исключения Fe из питательного раствора. В этот же период при Fe-дефиците наблюдали достоверное снижение параметров φP0, φE0, φR0, RE0/RC и δR0. φP0 – максимальный квантовый выход фотохимической реакции в начальный момент времени, указывает на вероятность захвата энергии поглощенных фотонов; φE0 – квантовая эффективность переноса электронов от QA- далее по цепи транспорта электронов; φR0 – квантовый выход восстановления конечных акцепторов электронов на акцепторной стороне ФС I; RE0/RC – поток электронов, переносимых через один активный реакционный центр и редуцирующий крайние акцепторы на акцепторной стороне ФС I; δR0 – вероятность, с которой электрон от переносчиков между ФС I и ФС II восстанавливает конечные акцепторы электрона на акцепторной стороне ФС I. При дефиците N в отличие от дефицита Fe эти параметры на третьи сутки помещения растений в стрессовые условия оставались неизменными.
На пятые сутки дефицита N в питательном растворе наблюдали достоверное увеличение параметра ET0/RC. Он характеризует поток электронов, переносимых через один активный реакционный центр в начальный момент времени (t = 0). При дефиците Fe и одновременном дефиците N и Fe значения ET0/RC оставались неизменными.
Литература
1. Vose P.B. Iron nutrition in plants – a world over-view // Journal of plant nutrition 1982, Vol. 5, 233–249.
2. Kalaji H.M., Oukarroum A., Alexandrov V., Kouzmanova M., Brestic M., Zivcak M., Samborska I., Cet-ner M., Allakhverdiev I., Goltsev V. Identification of nutrient deficiency in maize and tomato plants by in vivo chlorophyll a fluorescence measurements // Plant Physiology and Biochemis-try 2014, Vol. 81, 16–25.
3. Гольцев В.Н., Каладжи Х.М., Пауновa М., Ба-ба В., Хорачек Т., Мойски Я., Коцел Х., Аллахверди-ев С.И. Использование переменной флуоресценции хлорофилла для оценки физиологического состояния фотосинтетического аппарата // Физиология расте-ний 2016, № 6, 881–907.
4. Ганичев И.А. Рюмин А.Г. Диагностика обеспеченности растений азотом и железом с помощью метода импульсной флуориметрии хлорофилла. Мате-риалы Международной научной конференции XXI Докучаевские чтения. Санкт-Петербург, 2018, 480-308.
5. Strasser R.J., Srivastava A., Tsimilli-Michael M. The fluorescence transient as a tool to characterize and screen photosynthetic samples in Probing Photosynthesis: Mechanism, Regulation and Adaptation, eds. Yunus, U. Pathre, and P. Mohanty (London: Taylor and Francis, 2000), 443–448.
