Biomics

Засуха является серьёзной проблемой, приводя к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Исследование влияния обработки корней молодых проростков озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Скипетр 12%-ным раствором полиэтиленгликоля 6000 (ПЭГ), модулирующим засуху, на параметры фотосинтетической активности листьев позволит понять механизмы воздействия абиотических стрессов на фотосинтез растений. С помощью импульсного флуориметра IMAGE-PAM (Heinz Waltz GmbH, Германия) было показано, что параметры минимальной флуоресценции после темновой адаптации растений (Fo), максимальной флуоресценции после темновой адаптации растений (Fm), минимальной эффективности флуоресценции (Fv/Fo), квантового выхода нерегулируемого рассеяния световой энергии (Y(NO)) и коэффициент нефотохимического гашения (qN) листьев пшеницы чувствительны к засухе. Существуют различия в параметрах оценки эффективности фотосинтеза листьями, полученные спустя 1 сутки стрессового воздействия и после обработки растений пшеницы ПЭГ в течение последующих двух суток. В первые сутки воздействия засухи происходит активная индукция процессов адаптации фотосинтетического аппарата растений пшеницы, что отражается в параметрах Fo, Fv/Fo, максимальной эффективности флуоресценции (Fv/Fm), квантового выхода фотосистемы II (ФFSII), qN и квантового выхода регулируемого рассеяния световой энергии (Y(NPQ)). Спустя 2 и 3 суток воздействия стрессового фактора начинаются нарушения эффективности использования солнечной энергии фотосинтетическим аппаратом пшеницы. Исключениями стали параметры Ft/Fo и эффективного квантового выхода фотосистемы II (Y(II)), которые имели иную динамикy изменений. Спустя первые сутки воздействия дефицита воды на растения пшеницы соотношение Ft/Fo и параметр Y(II) указывали на снижение скорости фотосинтеза и транспирации, а также на уменьшение доли поглощённой и преобразованной световой энергии. В течение следующих двух суток влияния стрессового фактора на корни пшеницы параметры Ft/Fo и Y(II) отражали развёртывание процессов адаптации фотосинтетического аппарата растений и нормализацию поглощения света светособирающими комплексами.

Triticum aestivum L., полиэтиленгликоль, ПЭГ, флуоресценция хлорофилла, коэффициенты гашения qN и NPQ, ФFSII, Rfd, Y(II), Y(NO)

1. Bednarczyk D., Aviv-Sharon E., Savidor A., Levin Y., Charuvi D. Influence of short-term exposure to high light on photosynthesis and proteins involved in photo-protective processes in tomato leaves // Environmental and Experimental Botany. 2020. V. 179, 104198. doi: 10.1016/j.envexpbot.2020.104198
2. Fatma M., Iqbal N., Sehar Z., Alyemeni M.N., Kaushik P., Khan N.A., Ahmad P. Methyl jasmonate protects the PS II system by maintaining the stability of chloroplast D1 protein and accelerating enzymatic antioxidants in heat-stressed wheat plants // Antioxidants. 2021. V. 10. 1216. doi: 10.3390/antiox10081216
3. Ghosh D., Mohapatra S., DograV. Improving photosynthetic efficiency by modulating non-photochemical quenching // Trends Plant Sci. 2023. V. 28(3). P. 264-266. doi: 10.1016/j.tplants.2022.12.016
4. Goltsev V.N., Kalaji M.H., Kouzmanova M.A., Allakhverdiev S.I. Variable and delayed chlorophyll a fluorescence – basics and application in plant sciences. Moscow–Izshevsk: Institute of Computer Sciences. 2014. 220 pp.
5. Gururani M.A., Venkatesh J., Tran L.S.P. Regulation of photosynthesis during abiotic stress-induced photoinhibition // Molecular Plant. 2015. V. 8. P. 1304-1320. doi: 10.1016/j.molp.2015.05.005
6. Javadipour Z., Balouchi H., Movahhedi Dehnavi M., Yadavi A. Physiological responses of bread wheat (Triticum aestivum) cultivars to drought stress and exogenous methyl jasmonate // J. Plant Growth Regul. 2022. V. 41. P. 3433–3448. doi: 10.1007/s00344-021-10525-w
7. Li L.I., Pei-pol G.U.O., Baumz M., Grando S., Ceccarelli S. Evaluation of chlorophyll content and fluorescence parameters as indicators of drought tolerance in barley // ASC. 2006. V. 5(10). P. 751-757. doi: 1016/S1671-2927(06)60120-X
8. Maxwell K., Johnson G.N. Chlorophyll fluorescence—a practical guide // J.Exp.Bot. 2000. V. 51(345). P. 659-668. doi: 1093/jexbot/51.345.659
9. Muhammad I., Shalmani A., Ali M., Yang Q.H., Ahmad H., Li F.B. Mechanisms regulating the dynamics of photosynthesis under abiotic stresses // Front. Plant Sci. 2021. V. 11, 615942. doi: 10.3389/fpls.2020.615942
10. Pompelli M.F., Arrieta D.V., Rodríguez Y.Y.P. et al. Can chlorophyll a fluorescence and photobleaching be a stress signal under abiotic stress in Vigna unguiculata? // Sustainability. 2022. V. 14. 15503. doi: 10.3390/su142315503
11. Qiu X., Xu Y., Xiong B., Dai L., Huang S., Dong T., Sun , Liao L., Deng Q., Wang X., Zhu J., Wang Z. Effects of exogenous methyl jasmonate on the synthesis of endogenous jasmonates and the regulation of photosynthesis in citrus // Physiol. Plantarum. 2020. V. 170. P. 398–414. doi: 10.1111/ppl.13170
12. Sommer S.G., Han E., Li X., Rosenqvist E., Liu F. The chlorophyll fluorescence parameter Fv/Fm correlates with loss of grain yield after severe drought in three wheat genotypes grown at two CO₂ concentrations // Plants. 2023. V. 12. 436. doi: 10.3390/plants12030436
13. Wang X., Li Q., Xie J., Huang M., Cai J., Zhou Q., Dai, Jiang D. Abscisic acid and jasmonic acid are involved in drought priming-induced tolerance to drought in wheat // Crop J. 2021. V. 9(1). P. 120-132. doi: 10.1016/j.cj.2020.06.002