Прилад для реєстрації індукції флуоресценції

Прилад для реєстрації індукції флуоресценції, що містить джерело збуджувального випроміню 3 20668 забезпечення одночасного пропускання випромінювання флуоресценції через запираючі та інтерференційні фільтри і джерело автономного живлення. На графічних матеріалах зображено: Фіг.1 - Прилад для реєстрації індукції флуоресценції; Фіг.2 - Типова крива індукції флуоресценції; Фіг.3 - Блок-схема флуориметра; Фіг.4 - Електрична схема флуориметра; Фіг.5 - Залежність індексу життєздатності на довжині хвилі 690нм (Rfd(690)) при 18°С від способу обробітку ґрун ту (О - оранка 20-22см та М - мінімальний обробіток 10-12см) та від варіантів внесених добрив: 1 - контроль (без добрив); 2 – N90P60K 60 ; 3 - N90P60K60+12т/га гною; 4 N90P60K 60+2,4 т/га соломи+N24; 5 - N90P 60K 60+12т/га гною+2,4т/га соломи+N24; Фіг.6. Залежність індексу життєздатності на довжині хвилі 735нм (Rfd(735)) при 18°С від способу обробітку ґрунту(О - оранка 20-22см та М - мінімальний обробіток 10-12см) та від варіантів внесених добрив: 1 - контроль (без добрив); 2 N90P60K 60 ; 3 - N90P60K60+12т/га гною; 4 N90P60K 60+2,4 т/га соломи+N24; 5 - N90P 60K 60+12т/га гною +2,4т/га соломи +N24; Фіг.7. Залежність індексу адаптації до стресів Ар при 18°С від способу обробітку ґрунту(О - оранка 20-22см та М - мінімальний обробіток 10-12см) та від варіантів внесених добрив: 1 - контроль (без добрив); 2 - N 90P 60K 60; 3 - N 90P 60K 60+12т/га гною; 4 N90P60K 60+2,4 т/га соломи + N24 ; 5 - N 90P 60K 60+12т/га гною+2,4т/га соломи + N24; Фіг.8. Залежність індексу життєздатності (Rfd(690)) від способу обробітку ґрунту та варіантів внесення добрив при 7°С; Фіг.9. Залежність індексів життєздатності Rfd(690), Rfd(735) та Ар від способу обробітку ґрунту та варіантів внесених добрив при температурі 40°С; Фіг.10. Залежність індексу життєздатності Rfd(690) від способу обробітку ґрунту та рівня водного дефіциту рослини при температурі 18°С; Фіг.11. Залежність індексу життєздатності Rfd(735) від способу обробітку ґрунту та рівня водного дефіциту рослини при температурі 18°С; Фіг.12. Залежність індексу адаптації до стресів Ар від способу обробітку ґрунту та рівня водного дефіциту рослини при температурі 18°С; Фіг.13. Залежність індексу життєздатності Rfd(690) від способу обробітку ґрунту та збільшення дози гербіциду при температурі 18°С; Фіг.14. Залежність індексу життєздатності Rfd(735) від способу обробітку ґрунту та збільшення дози гербіциду при температурі 18°С. Прилад містить світловий діод і як джерело збуджуючого випромінювання; лінзи 2 і 3, що утворюють конденсор; подільник 4; запираючі фільтри 5 і 6; інтерференційні фільтри 7 і 8; фотоприймачі 9 і 10; підсилювач 11; систему реєстрації 12; джерело автономного живлення 13. Випромінювання світлового діода 1 проходить через конденсор, який складається із кварцових лінз 2 і 3, подільник 4, який ділить випромінювання флуоресценції на два променя, і направляє їх на 4 зразок - зелений листок. Реєстрація флуоресценції відбувається під кутом 30° до напрямку збуджуючого випромінювання, що дає можливість максимально зменшити потрапляння відбитого й розсіяного світла у реєстраційний канал. Випромінювання флуоресценції направляють через запираючі фільтри 7 і 8 (ФС-1-2 і СЗС-24-2), інтерференційні фільтри 6 і 7 з довжинами хвиль пропускання 690нм та 735нм, на фотоприймачі 9 і 10, вихід яких зв'язаний з підсилювачем 11 та системою реєстрації (мікроконтролер, перетворювач, звуковий та рідинно-кристалічний індикатори) 12. Джерело збуджуючого випромінювання, фотоприймачі (VD1 і VD2), підсилювач та система реєстрації пов'язані з джерелом автономного живлення 13 (аккумулятори 4´1,2В). Зразок перед вимірюваннями тримають 4 хвилини у темряві, що фіксується звуковим індикатором. Індукцію флуоресценції здійснюють одночасно на обох довжинах хвиль протягом подальших чотирьох хвилин (що знову фіксується звуковим індикатором), після чого реєструють та аналізують флуоресцентні індекси Rfd(690), Rfd(735) та Ар на екрані рідинно-кристалічного індикатора. Залежність інтенсивності флуоресценції від часу після початку освітлення називається кривою індукції флуоресценції хлорофілу, або індукційною кривою. Реєстрація індукції флуоресценції дає можливість спостерігати часову кінетику інтенсивності флуоресценції, попередньо адаптованого до темноти зеленого листа. Справа в тому, що при освітленні зеленого листа, який знаходився попередньо у темряві, в останньому флуоресценція хлорофілу набуває індукційну кінетику, відому як "ефект Каутского". Причому, в цій часовій поведінці флуоресценції можна виділити повільне спадання флуоресценції до стаціонарного рівня протягом 3-5 хвилин. Індукцію флуоресценції можна пояснити порушенням зв'язку між фотосистемами І і II у темряві і переходом фотосинтетичного апарату із стану І у стан ІІ при освітленні. Типову індукційну криву хлорофілу у хвилинному інтервалі наведено на Фіг.2. Функції флуоресцентних індексів виконують такі флуоресцентні параметри, як індекс життєздатності Rfd=fd/fs, який вимірюють на двох довжинах хвиль: Rfd(690) і Rfd(735), та індекс адаптації до стресів Ар=1-[Rfd(735)+1]/[Rfd(690)+1]. Величини цих індексів є чутливими до змін стану фотосинтетичного апарату у результаті дії несприятливих факторів або фізіологічно-активних речовин, наприклад, гербіцидів. Розглянемо конкретні приклади застосування приладу. 1. Дослідження характеру індукції флуоресценції хлорофілу зеленого листка пшениці "Рання 93" залежно від характеру обробітку ґрунту, тривалості дії гербіциду ("Хвастокс екстра", МЦПА 300г/л) та варіантів добрив. Ґрунт відбирався за варіантами стаціонарного двофакторного досліду, який проводиться з 1995 року в ПСП „Сокільча” Попільнянського району Житомирської області, Андрушівського природно сільськогосподарського району на лучночорноземному вилугуваному грубопилува толегкосуглинковому ґрунті: а - за способом обробіт 5 20668 ку ґрунту (мінімальний обробіток 10-12см та оранка 20-22см); б - за п'ятьма варіантами внесених добрив (1 - контроль (без добрив), 2 - N90P60K 60 , 3 N90P60K 60+12т/га гною, 4 - N90P60K60+2,4т/га соломи +N24, 5 - N90P60K60+12т/га гною +2,4т/га соломи + N24). Ґрун т відбирався на захисних смугах. Ним наповнювались горщики, об'ємом 1 літр, з 12тиразовою повторюваністю, із яких три повторюваності були контролем, а на інші дев'ять накладали стресові умови (обприскували гербіцидом "Хвастокс екстра" (МЦПА 300г/л) при різних температурах: 7, 18, 40°С). Висівалась яра пшениця "Рання 93" із розрахунку 10 зернин в кожен горщик. По три горшка із кожних 10-ти варіантів були оброблені гербіцидом і продовжили своє існування в холодильнику при температурі 7°С, контрольних значеннях вологості та освітленості. Ще по три горшка із кожних 10-ти варіантів були оброблені гербіцидом і продовжили своє існування в термостаті при температурі 40°С. Аналогічно, ще по три горшка із кожних 10-ти варіантів були оброблені гербіцидом і продовжили своє існування в культуральній шафі при температурі 18°С. Для всіх зразків: контрольних і оброблених гербіцидом реєстрували флуоресцентні криві (реєстрація індукції флуоресценції хлорофілу) не менше 6-ти разів на обох довжинах хвиль. Визначались середні значення флуоресцентних параметрів. Дослідження показані у вигляді діаграм. Для контрольних зразків при 18°С індекс життєздатності на довжині хвилі 690нм (Rfd(690)) для ораного ґрунту доволі слабко залежить від варіантів внесених добрив; у рослин на мінімально обробленому ґрунті ця залежність спостерігається краще, найбільше значення в 5-му варіанті (Фіг.3). Після обприскування рослин гербіцидом значення Rfd(690) у всіх випадках різко зменшились, а на другий і третій день поступово зростають. Треба зауважити, що відновлення Rfd у рослин на мінімально обробленому ґрунті відбувається швидше, ніж у рослин на ораному ґрунті. Аналогічні закономірності прослідковуються і для Rfd(735) (Фіг.4). Індекс адаптації до стресів (Ар) вказує, як структура фотосинтетичного апарату пристосовується до стресових умов (Фіг.5). Фотосинтетично активні листки рослини демонструють високі значення Ар такі, як при мінімальному обробітку з 4-м та 5-м варіантом внесених добрив. Дещо нижчі значення для рослин при мінімальному обробітку з 2-м та 3-м варіантом внесених добрив та при оранці з 4-м та 5-м варіантами добрив. Низькі значення Ар свідчать про порушення фото 6 синтетичного апарату рослини. Помірний стрес може активізувати метаболізм клітини, збільшити фізіологічну діяльність рослини. Про це свідчать дещо більші значення Ар на 3-й день після обприскування гербіцидом, порівняно з контрольними. 2. Дослідження характеру індукції флуоресценції хлорофілу зеленого листка пшениці "Рання 93" залежно від температури, тривалості дії гербіциду та варіанту добрив. Були проведені дослідження впливу температурного режиму на флуоресцентні індекси. При 7°С (Фіг.6) рослини мали відповідні флуоресцентні параметри менші, ніж вище описані. Зменшення Rfd після обприскування гербіцидом відбулось на другий день. Всі інші закономірності аналогічні описаним. На 1-й день після обприскування гербіцидом при 40°С рослини мали відповідні флуоресцентні параметри дуже низькі, що демонструє серйозні порушення фотосинтетичного апарату (Фіг.7). На 2-й день всі флуоресцентні параметри були н ульовими (рослини загинули). 3. Дослідження характеру індукції флуоресценції хлорофілу зеленого листка пшениці "Рання 93" залежно від зневоднювання та обробітку ґрунту. Програма досліджень передбачала вивчення впливу водного режиму (зокрема, зневоднення) на флуоресцентні індекси. Знімались криві індукції флуоресценції при зневодненні рослини протягом тижня для різних варіантів ґрунту та різних доз гербіциду, яким обробляли рослини (0,45л/га, 0,9л/га, 1,8л/га) на перший, другий та третій дні після обприскування для всіх варіантів ґрунту. Очевидно, що водний дефіцит призводить до пригнічення фотосинтетичної активності росли та відповідному зменшенню флуоресцентних індексів (Фіг.8-10). 4. Дослідження характеру індукції флуоресценції хлорофілу зеленого листка пшениці "Рання 93" залежно від концентрації гербіцидів та обробітку ґр унту. Збільшення дози гербіциду призводить до зменшення величини флуоресцентних індексів Rfd(690) та Rfd(735) протягом доби з поступовим збільшенням на 2-й та 3-й дні (Фіг.11-12). Таким чином, перевагами приладу, що пропонується, є його компактність, автономне живлення, висока чутливість, неруйнівність, швидкодія та можливість вимірювання параметрів флуоресценції in vi vo; вимірювання не потребують значних витрат часу та реактивів, їх можна проводити, не пошкоджуючи нативної структури об'єкта. 7 20668 8 9 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 20668 Підписне 10 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