Полный текст
Ключевые слова: electron transport chain, pea, photosynthesis intensity, photosynthetic activity., quantum yield, soybean, species differences, transpiration intensity, water use efficiency, видовые различия, горох посевной, интенсивность транспирации, интенсивность фотосинтеза., квантовый выход, соя, фотосинтетическая активность, электронно-транспортная цепь, эффективность использования воды.
Аннотация
Фотосинтез – является главным фактором продукционного процесса культурных
растений, поэтому, изучение видовых особенностей проявления его активности имеет важное и теоретическое, и практическое значение для сельскохозяйственных культур. Результаты многолетних
(2010-2021гг) полевых исследований показали, что растения сои и гороха посевного обладают во
многом схожими характеристиками фотосинтетической и транспирационной активности листьев.
Всем присуща сильная зависимость фотосинтетической деятельности от погодных условий вегетации.
Наиболее высокая её активность отмечается в условиях с оптимальным обеспечением влаги, температурой воздуха и хорошей освещённостью. В онтогенезе фотоактивность листьев вначале возрастёт,
а затем падает: к переходу растений к генеративному развитию интенсивность фотосинтеза листьев
возрастает в среднем на 19%, а к фазе восковой спелости снижается в среднем на 52%. При этом
наиболее активно фотосинтезируют верхние листья: значения их электронно-транспортной цепи,
квантового выхода флуоресценции хлорофилла и интенсивности фотосинтеза выше, чем у листьев
средних ярусов растений в среднем на 30,2…30,3…10,6%, а нижних – на 77,3…75,9…65,0%, соответственно. При схожих свойствах функционирования фотосинтетической системы у растений проявляются и выраженные видовые различия. В частности, культура соя, в сравнении с горохом посевным,
отличается более повышенной активностью световой и темновой фазы фотосинтеза, а также эффективностью использования испаряемой воды листьями на фотосинтез и продукционный процесс.
Заключено, что выявленные отличия сои по фотосинтетической активности листьев обусловлены
тем, что в её семенах, по сравнению с горохом посевным, содержится на 16,5 и 18,1% больше белка и
жира, на образование которых требуются высокие энергетические затраты. Соя обладает и высокой
азотфиксирующей способностью, на что также используется большое количество преобразованной
в результате фотосинтеза солнечной энергии.
Ключевые слова: electron transport chain, pea, photosynthesis intensity, photosynthetic activity., quantum yield, soybean, species differences, transpiration intensity, water use efficiency, видовые различия, горох посевной, интенсивность транспирации, интенсивность фотосинтеза., квантовый выход, соя, фотосинтетическая активность, электронно-транспортная цепь, эффективность использования воды.
Об авторах
Список литературы
1. Тимирязев К. А. Избранные сочинения Т. 1. Москва : Государственное издание сельскохозяйственной литературы, 1957. 274 с.
2. Ничипорович А. А. Энергетическая эффективность фотосинтеза и продуктивность растений.
Пущино: НЦ БИ АН СССР, 1979. 37 с.
3. Мокроносов А. Т. Фотосинтез и продукционный процесс // Физиология растений на службе
продовольственной программы СССР. М.: Знание, 1988. №2. С. 3–18.
4. Ort D. R., Merchant S. S., Alric J., Barkan A., et al. Redesigning photosynthesis to sustainably meet
global food and bioenergy demand // PNAS. 2015. V. 112. No 28. P. 8529–8536. https://doi.org/10.1073/
pnas.1424031112.
5. Carmo-Silva E., Andralojc P. J., Scales J. C., et al. Phenotyping of field-grown wheat in the UK
highlights contribution of light response of photosynthesis and flag leaf longevity to grain yield // Journal of
Experimental Botany. 2017. Vol. 68. No. 13 P. 3473–3486. https://doi.org/https://doi.org/10.1093/jxb/erx169.
6. Byrne M.E. Shoot meristem function and leaf polarity: The role of class III HD-SIP genes // PLOS
Genetics. 2006. DOI : http://doi.org/ 10.1371/journal. Pgen.0020089.
7. Koscielniak J., Filek W., Skoczowski A. Photosynthetic activity of leaves, pods and stem internodes of
field bean (Vicia faba L. var. minor) in various phases of pods development. Bull. Poll. Acad. sci., 1988. V.36,
no 10, P. 243–251.
8. Кумаков В. А. Фотосинтетическая деятельность растений в аспекте селекции // Физиология фотосинтеза : сборник статей / под ред. А. А. Ничипоровича. Москва: Наука, 1982. С. 283.
9. Амелин А. В., Лаханов А. П., Яковлев В. Л. Фотовосстановительная активность хлорофиллсодержащих органов у растений гороха с разным морфогенотипом // Биологический и экономический
потенциал зернобобовых, крупяных культур и пути его реализации : материалы международной научной конференции (Орел, 15 – 16 октября 1997 г.). Орел : ВНИИЗБК. 1999. С. 80–84.
10. Амелин А. В. Физиологические аспекты создания высокопродуктивных сортов гороха усатого
типа // Вестник РАСХН. 1998. № 1. С. 54–56.
11. Murchie E. H. Agriculture and the newchallenges for photosynthesis research / E.H. Murchie, M. Pinto,
P. Horton // New Phytologist. 2009. No 181. P. 532–552. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2008.02705.x.
12. Кашулин П. А., Калачёв Н. В. Суточные ритмы фотосинтеза и холодоустойчивость растений //
Вестник Кольского научного центра РАН, 2015. №. 1 (20). С. 85–91.
13. Варушкина А. М., Луговская Н. П., Максимов А. Ю. Рост и продуктивность картофеля (Solanum
tuberosum L.) в условиях светокультуры // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019. № 2. С. 37–46. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.4
14. Ortiz-Lopez A., Nie G. Y., Ort D. R., Baker N. E. The involvement of thephotoinhibition of photosystem
II and impaired membrane energizationin the reduced quantum yield of carbon assimilation in chilled
maize // Planta. 1990. V. 181. P. 78–84.
15. Bilger W., Schreiber U., Bock M. Determination of the quantum efficiency of photosystem II and of
nonphotochemical quenching of chlorophyll fluorescence in the field. Oecologia, 1995. 102(4). P. 425–432.
16. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов
исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
17. Чекалин Е. И., Амелин А. В. Общие и частные особенности фотосинтеза растений у зерновых,
зернобобовых и крупяных культур // Вавиловские чтения – 2020 : cборник статей Международной научно-практической конференции, посвящённой 100-летию открытия закона гомологических рядов и
133-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Саратов : Амирит, 2020. С. 268–275.
18. Интенсивность фотосинтеза листьев у сортов сои в зависимости от фазы роста и ярусного
расположения / А. В. Амелин, Е. И. Чекалин, В. В. Заикин [и др.] // Зернобобовые и крупяные культуры.
2017. № 4 (24). С. 53–58.
19. Курсанов А. Л. Эндогенная регуляция транспорта ассимилятов и доноро-акцепторные отношения у растений // Физиология растений : сборник статей. 1984. Т. 31, Вып. 3. С. 597–595.
20. Мокроносов А. Т. Доноро-акцепторные отношения в онтогенезе растений // Физиология фотосинтеза : сборник статей. Москва : Наука, 1982. С. 235.
21. Pepler S., Gooding M. J., Ford K. E., Ellis R. H. A temporal limit to the association between flag leaf life
extension by fungicides and wheat yields // European Journal of Agronomy. 2005. Vol. 22. Is. 4. P. 363–373.
https://doi.org/10.1016/j.eja.2004.06.002
22. Тихонович И. А., Проворов Н. А. Генетика симбиотической азотфиксации с основами селекции. Санкт-Петербург: Наука, 1998. – 194 с.
23. Кретович В. Л. Усвоение и метаболизм азота у растений. Москва : Наука, 1987. 485 с.
24. Тарчевский И. А. Основы фотосинтеза. Казань : Изд-во Казан. ун-та, 1971. 294 с.
25. Gommers C. M., Visser E. J., St Onge K. R., et al. Shade tolerance: when growing tall is not an
option // Trends PlantSci. 2013. Vol. 18. P. 65–71.
26. Portsmuth A., Niinemets Ü. Structural and physiological plasticity in response to light and nutrients in five temperate deciduous woody species of contrasting shade tolerance // Functional Ecology. 2007.
V. 21. P. 61–77. DOI : doi.org/10.1111/j.1365-2435.2006.01208.x.
27. Long S. P., Humphries S., Falkowski P. G. Photoinhibition of photosynthesis in nature // Annual
Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1994. Vol. 45. P. 633–662. https://doi.org/10.1146/
annurev.pp.45.060194.003221
28. Li F., Cohen S., Naor A., Shaozong K., Erez A. Studies of canopy structure and water use of apple
trees on three rootstocks // Agricultural Water Management. 2002. Vol. 55. P. 1–14. https://doi.org/10.1016/
S0378-3774(01)00184-6.
29. Atkinson C. J., Policarpo M., Webster A. D., Kingswell G. Drought tolerance of clonal Malus determined
from measurements of stomatal conductance and leaf water potential // Tree Physiology. 2000. 20. P. 557–
563.
30. Слейчер Р. Водный режим растений. Москва : Мир, 1970. 367 с.
31. Поиск источников засухоустойчивости среди новой коллекции сои (Glycine max) в условиях
юго-востока Казахстана / Р.С. Ержебаева, С.В. Дидоренко, М.С. Кудайбергенов [и др.] // Зернобобовые
и крупяные культуры. 2019. №3 (31). С. 63–73.
Для цитирования
Амелин А. В., Чекалин Е. И., Заикин В. В. Видовые особенности фотосинтетической активности листьев у растений сои и гороха посевного в условиях Центрально-Черноземного района Российской Федерации // Агронаука. 2023. Том 1. № 2. C. 71–80. https://doi.org/10.24412/2949- 2211-2023-1-2-71-80.