Спосіб ідентифікації бактеріозу рослин

Спосіб ідентифікації бактеріозу рослин, який включає опромінення листка рослини світлом в діапазоні довжин хвиль 400¸650нм, прийом, виді 3 82714 Задачею винаходу є вибір таких характерних ознак наведеної флуоресценції хлорофілу, способу їх визначення та інтерпретації, які дозволяють ідентифікувати бактеріоз рослин. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що запропонований спосіб включає опроміненя листка рослини в діапазоні хвиль 400¸650нм, прийому, виділенні, вимірювані і реєстрації сигналів наведеної флуоресценції в діапазоні хвиль 670¸770нм, також здійснюють термообробку листка при температурі 40¸70°С на протязі 3¸7 хв. після реєстрації сигналів наведеної флуоресценції, наступне опромінення листка в діапазоні хвиль 400¸650нм, виділення, вимірювання і реєстрацію сигналу наведеної флуоресценції та порівнюють його із значенням сигналу флуоресценції до термообробки, а рослину вважають ураженою бактеріозом, якщо сигнал флуоресценції з листка без термообробки перевищує сигнал флуоресценції з листка після термообробки більше ніж на 25%. Відмінними ознаками запропонованого способу є те, що в ньому здійснюють термообробку листка при температурі 40¸70°С на протязі 3¸7хв. після реєстрації сигналів наведеної флуоресценції, наступне опромінення листка в діапазоні хвиль 400¸650нм, виділення, вимірювання і реєстрацію сигналу наведеної флуоресценції та порівнюють його із значенням сигналу флуоресценції до термообробки, а рослину вважають ураженою бактеріозом, якщо сигнал флуоресценції з листка без термообробки перевищує сигнал флуоресценції з листка після термообробки більше ніж на 25%. Введення у відомий спосіб операцій термообробки, повторного вимірювання флуоресценції та порівняння її із значенням флуоресценції з того ж листка без термообробки дозволить ідентифікувати бактеріоз рослин по зменшенню сигналу флуоресценції з листка після термообробки. Відомо, що ураженню бактеріозом схильні до 180 видів рослин, у тому числі сільскогосподарсткі та садові культури. Ін фікованими є в основному корнева і стовбурна частина, а в листя мігрують продукти метаболізму бактерій, які є токсинами, що згубно впливає на хлорофіл. Сприятливі зовнішні умови (висока температура і вологість) сприяють інтенсивному розмноженню бактерій, наприклад (Ervinia amilovora), а інтоксикація продуктами, їх метаболізму викликає пригнічення функцій хлорофілу. При цьому листя рослин темніє і осипається, що зовні має вигляд опіку. На ранніх стадіях ураження відбувається міграція токсинів в листя, особливо в черешки і на периферію листків. Відомі способи тестування не дозволяють виявити наявність токсинів в листях, тобто ідентифікувати ураження рослини бактеріозом. Відомо, що стан рослини визначається станом її фо тосинтетичного апарата, тобто концентрацією і станом хлорофілу. Одним з індикаторів стану хлорофілу є наведена флуоресценція хлорофілу. Поява чи відсутність флуоресценції під впливом чинника в порівнянні з контролем може слугува ти індикаторною ознакою дії чинника. В нашому випадку діючим чинником є наявність токсинів в листях рослини. Для виявлення наявності цих токсинів здійснюють термообробку 4 листка при температурі 40¸70°С на протязі 3¸7 хвилин. Це інтенсифікує вплив токсинів і гасить флуоресценцію ураженого хлорофілу в порівнянні з неураженим хлорофілом в межах листка. Запропонований спосіб реалізується наступним чином: листок рослини розміщують під світлозахисним кожухом на предметному столику і опромінюють його перпендикулярно до площини листка. Довжину хвилі опромінення вибирають у діапазоні 400¸650нм, який охоплює головні, l=450¸650нм та проміжні l=500, 550нм максимуми поглинання нативного хлорофілу. Інтенсивність опромінення актинічним світлом здійснюють у діапазоні 100¸2000мкмоль фотонів м -2 с-1, яка підтримує фотосинтез. Вже при інтенсивностях опромінення більших від 450мкмоль фотонів м -2 с-1 відбувається надійне збудження флуоресценції хлорофілу. Флуоресцентний сигнал приймають у напрямку протилежному до опромінення, з допомогою світлофільтра відділяють сигнал флуоресценції від відбитого сигналу опромінення. Сигнал флуоресценції вимірюють в діапазоні хвиль 670¸770нм, який охоплює обидва максимуми флуоресценції хлорофілу на l=680, 735нм. Після реєстрації сигнала флуоресценції здійснюють термообробку листка при температурі 40¸70°С на протязі 3¸7хв., повторно опромінюють листок в діапазоні хвиль 400¸650нм і виділяють, вимірюють, та реєстр ують флуоресценцію в діапазоні хвиль 670¸770нм. Термообробка листка при температурі менше 40°С тільки частково гасить флуоресценцію ураженого хлорофілу листка, а термообробка при температурах ви ще 70°С частково гасить флуоресценцію неураженого хлорофіла. Термообробка на протязі менше 3хв. гасить флуоресценцію тільки частини ураженого хлорофіла, а термообробка на протязі більше 7хв. гасить флуоресценцію неураженого хлорофілу. Значення сигналів флуоресценції до термообробки і після термообробки порівнюють. Якщо сигнал флуоресценції з листка після термообробки зменшився більше ніж на 25% в порівнянні з сигналом флуоресценції з того ж листка без термообробки, то рослину вважають ураженою бактеріозом. Запропонований спосіб ідентифікації ураження рослини бактеріозом, як видно з його опису, може бути реалізований у виробничих умовах, так як для його реалізації використовують елементи загального призначення. Пристрій для реалізації запропонованого способу схематично зображено на кресленні, де 1 -світлозахистний кожух, 2 - листок рослини, 3 - джерело опромінення, 4 - об'єктив, 5 - світло фільтр, 6 - фотоприймач, 7 - цифровий вольметр. Пристрій працює наступним чином: листок рослини 2 розміщують під світлозахисним кожухом 1 і опромінюють світлодіодами 3 перпендикулярно до площини листка 2. Флуоресцентний сигнал з листка 2 виділяють з допомогою Світлофільтра 5, приймають через об'єктив 4, подають на фотоприймач 6, який перетворює його в електричний сигнал і підсилює. Електричний сигнал з фотоприймача вимірюють і реєструють у цифровій формі з допомогою цифрового вольтметра 7. Далі здійснюють термообробку листка при температурі 60°С на протязі 5 хв. і повторюють операції опро 5 82714 мінення листка, виділення, вимірювання і реєстрацію сигнала флуоресценції. Значення сигнала флуоресценції хлорофілу без термообробки порівнюють із значенням сигналу флуоресценції хлорофілу листка після термообробки і у випадку коли флуоресценція після термообробки листка зменшилась більше ніж на 25% в порівнянні з флуоресценцією листка без термообробки - рослину вважають ураженою бактеріозом. При реалізації запропонованого способу для опромінення листка були застосовані суперяскраві сині світлодіоди NSPB500S (Nicbia) з довжиною хвилі випромінення 460нм±10нм. Опромінення листка можна здійснити також з допомогою ртутної лампи або лампи розжарення та спектрального прилада (монохроматора, або світлофільтра) які забезпечать спектральний діапазон 400¸650нм. Для виділення сигнала флуоресценції застосовано червоний світлофільтр з майларової плівки, який надійно відсікає випромінення світлодіодів і пропускає сигнал флуоресценції. Виділити сигнал флуоресценції в діапазоні хвиль 670¸770 можна з допомогою інтерференційних світло фільтрів або інших спектральних приладів. Основною вимогою до технічних засобів збудження і виділення флуоресценції є надійне Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 рознесення їх спектральних показників тобто довжин хвиль. У якості фотоприймача використано фотодіод монолітний з підсилювачем ОРТ301М (Burr-Brown), у якого максимум чутливості в діапазоні хвиль 680¸800нм., але фотоприймачем може слугувати фотоелектронний перемножуван з відповідною спектральною характеристикою. Для вимірювання електричного сигналу з підсилювача використано цифровий вольтметр. Термообробку проводили у водяному термостаті, але можна застосувати і сухоповітряний термостат. Як варіант реалізації способу у якості фотоприймача використано цифрову фотокамеру. Це дозволяє з допомогою персонального комп'ютера визначити площу темних плям (уражені зони) в межах листка після термообробки і співставити цю площу із загальною флуоресцентною площею листка. Співвідношення неураженої і ураженої площ слугує показником ступеня і стадії ураження рослини. В експерименті тестувалось ураження яблуні Malus domestika сорту "Джонатан" бактеріозом, викликаним бактеріями Ervinia amilovora. Запропонований спосіб дозволяє ідентифікувати бактеріоз рослин на ранніх стадіях ураження. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601