Влияние соотношения красного и дальнего красного света на рост, содержание пигментов и интенсивность фотосинтеза у кресс-салата

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Дальний красный свет – это электромагнитное излучение с длиной волны 700–800 нм. Свет таких длин волн не входит в диапазон ФАР, но выполняет информационную роль для растений и опосредованно влияет на интенсивность фотосинтеза. В данной работе представлены результаты эксперимента по выращиванию кресс-салата (Lepidium sativum L.) в условиях освещения с разным соотношением красного и дальнего красного света (КС/ДКС) в общем спектре освещения. Рассмотрены варианты разного соотношения КС/ДКС = 1.1; КС/ДКС = 0.8; КС/ДКС = 0.5. Изучено влияние соотношения КС/ДКС на длину растений, содержание хлорофиллов и каротиноидов в листьях, интенсивность фотосинтеза. Показано, что понижение соотношения КС/ДКС в освещении приводит к удлинению растений кресс-салата, снижает содержание фотосинтетических пигментов. Освещение с соотношениями КС/ДКС = 0.8 и КС/ДКС = 0.5 при этом не снижает интенсивность фотосинтеза (на 14 сутки эксперимента), что может быть рассмотрено как положительное влияние. Освещение с соотношением КС/ДКС = 1.1 привело к снижению интенсивности фотосинтеза, вероятно, за счет значимого снижения содержания хлорофиллов и каротиноидов в листьях растений.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Т. Н. Лисина

Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: atea2@yandex.ru
Russian Federation, Пермь

О. А. Четина

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: atea2@yandex.ru
Russian Federation, Пермь

В. А. Парфенкова

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: atea2@yandex.ru
Russian Federation, Пермь

О. В. Бурдышева

Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: atea2@yandex.ru
Russian Federation, Пермь

Е. С. Шолгин

Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: atea2@yandex.ru
Russian Federation, Пермь

References

  1. Park Y., Runkle E.S. Far-red radiation promotes growth of seedlings by increasing leaf expansion and whole-plant net assimilation // Environ. Exp. Bot. 2017. V. 136. P. 41. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2016.12.013
  2. Casal J.J. Photoreceptor signaling networks in plant responses to shade // Annu. Rev. Plant Biol. 2013. V. 64. P. 403. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050312-120221
  3. Ballaré C.L., Sánchez R.A., Scopel A.L., Casal J.J., Ghersa C.M. Early detection of neighbour plants by phytochrome perception of spectral changes in reflected sunlight // Plant Cell Environ. 1987. V. 10. P. 551.
  4. Войцеховская О.В. Фитохромы и другие (фото)рецепторы информации у растений // Физиология растений. 2019. T. 66. С. 163. https://doi.org/10.1134/S0015330319030151
  5. Gommers C.M., Visser E.J., St Onge K.R., Voesenek L.A., Pierik R. Shade tolerance: when growing tall is not an option // Trends Plant Sci. 2013. V. 18. P. 6. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2012.09.008
  6. Smith H. Phytochromes and light signal perception by plants-an emerging synthesis // Nature. 2000. V. 407. P. 585
  7. Emerson R., Chalmers R., Cederstrand C. Some factors influencing the long-wave limit of photosynthesis // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1957. V. 43. P. 133. https://doi.org/10.1073/pnas.43.1.133
  8. Shibuya T., Endo R., Yuba T., Kitaya Y. The photosynthetic parameters of cucumber as affected by irradiances with different red:far-red ratios // Biol. Plant. 2015. V. 59. P. 198.
  9. Lee M.J., Park S.Y., Oh M.M. Growth and cell division of lettuce plants under various ratios of red to far-red light-emitting diodes // Hortic., Environ. Biotechnol. 2015. V. 56. P. 186.
  10. Калашникова Е.А., Киракосян Р.Н., Десятерик А.А., Ганаева Д.Р., Абубакаров Х.Г., Слепцов Н.Н. Роль светового режима в регулировании продукционного процесса растений в системе интенсивного культивирования in vitro // Естественные и технические науки. 2021. № 5 (156). С. 64.
  11. Bulychev A.A., Osipov V.A., Matorin D.N., Vredenberg W.J. Effects of farred light on fluores cence induction in infiltrated pea leaves under dimin ished ΔpH and Δϕ components of the proton motive force // J. Bioenerg. Biomembr. 2013. V. 45. P. 37. https://doi.org/10.1007/s10863-012-9476-6
  12. Tan T., Li S., Fan Y., Wang Z., Ali Raza M., Shafiq I., Wang B., Wu X., Yong T., Wang X., Wu Y., Yang F., Yang W. Far-red light: A regulator of plant morphology and photosynthetic capacity // The Crop Journal. 2022. V. 10 (2). P. 300. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.06.007
  13. Kasperbauer M.J., Peaslee D.E. Morphology and photosynthetic efficiency of tobacco leaves that received end-of-day red and far red light during development // Plant Physiol. 1973. V. 52. P. 440.
  14. Kalaitzoglou P., Ieperen W., Harbinson J., van der Meer M., Martinakos S., Weerheim K., Nicole C.C.S., Marcelis L.F.M. Effects of continuous or end-of-day far-red light on tomato plant growth, morphology, light absorption, and fruit production // Frontiers in Plant Science. 2019. V. 10. P. 322. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00322
  15. Hitz T., Hartung J., Graeff-Hoenninger S., Munz S. Morphological response of soybean (Glycine max (L.) Merr.) cultivars to light intensity and red to far-red ratio // Agronomy. 2019. V. 9. P. 428. https://doi.org/10.3390/agronomy9080428
  16. Kurepin L.V., Walton L.J., Reid D.M., Pharis R.P., Chinnappa C.C. Growth and ethylene evolution by shade and sun ecotypes of Stellaria longipes in response to varied light quality and irradiance // Plant, Cell Environ. 2006. V. 29. P. 647. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2005.01443.x
  17. Shibuya T., Endo R., Kitamura Y., Kitaya Y., Hayashi N. Potential photosynthetic advantages of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings grown under fluorescent lamps with high red:far-red light // HortScience. 2010. V. 45. P. 553. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.45.4.553
  18. Karlsson P.E. Phytochrome is not involved in the red-light-enhancement of the stomatal blue-light-response in wheat seedlings // Physiol. Plant. 1988. V. 74. P. 544. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1988.tb02016.x
  19. Zou J., Zhang Y.T., Zhang Y.Q., Bian Z.H., Fanourakis D., Yang Q.C., Li T. Morphological and physiological properties of indoor cultivated lettuce in response to additional far-red light // Sci. Hortic. 2019. V. 257. P. 108725. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108725
  20. Yang Z.Q., Zhang J.B., Li Y.X., Peng X.D., Zhang T.H., Zhang J. Effects of red/far red ratio on morphological index, leaf area and dry matter partitioning of cut chrysanthemum flower // Acta Ecologica Sinica. 2012. V. 32. P. 2498. https://doi.org/10.5846/stxb201110151529
  21. Chang N., Gao Y.F., Zhao L., Liu X.M., Gao H.B. Arabidopsis FHY3/CPD45 regulates far-red light signaling and chloroplast division in parallel // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 9612. https://doi.org/10.1038/srep09612
  22. Ленбаум В.В., Булычев А.А., Маторин Д.Н. Влияние дальнего красного света на индукционные изменения быстрой и замедленной флуоресценции и редокс-состояния р700 у Scenedesmus quadricauda // Физиология растений. 2015. Т. 62. С. 229. https://doi.org/10.7868/S001533031502013X
  23. Pettai H., Oja V., Freiberg A., Laisk A. Photosynthetic activity of far-red light in green plants // Biochim. Biophys. Acta. 2005. V. 1708 (3). P. 311. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2005.05.005
  24. Stoylova S., Flint T.D., Ford R.C., Holzenburg A. Structural analysis of photosystem II in far-red-light-adapted thylakoid membranes: New crystal forms provide evidence for a dynamic reorganization of light-harvesting antennae subunits // Eur. J. Biochem. 2000. V. 267. P. 207. https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.2000.00996.x
  25. Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. М.: Академия, 2003. 254 с.
  26. Аликов Х.К. Фотоколориметрический метод определения содержания углерода в листьях мокрым сжиганием в хромовой смеси // Методы комплексного изучения фотосинтеза. Л., 1983. Вып. 2. С. 6.
  27. Morgan P.W., Finlayson S.A., Childs K.L., Mullet J.E., Rooney W.L. Opportunities to improve adaptability and yield in grasses // Crop Sci. 2002. V. 42. P. 1791. https://doi.org/10.2135/cropsci2002.1791
  28. Zhen S., Bugbee B. Substituting far-red for traditionally defined photosynthetic photons results in equal canopy quantum yield for CO2 fixation and increased photon capture during long-term studies: implications for re-defining PAR // Frontiers in Plant Science. 2020. V. 11. P. 581156. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.581156
  29. Polívka T., Frank H.A. Molecular factors controlling photosynthetic light harvesting by carotenoids // Acc. Chem. Res. 2010. V. 43. P. 1125. https://doi.org/10.1021/ar100030m
  30. Biswal U.C., Bergfeld R., Kasemir H. Phytochrome-mediated delay of plastid senescence in mustard cotyledons: changes in pigment contents and ultrastructure // Planta. 1983. V. 157. P. 85.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spectral composition of lighting in the sectors of the grow box. a) sector 1 (KS/DKS = 9.9); b) sector 2 (KS/DKS = 1.1); c) sector 3 (KS/DKS = 0.8); d) sector 4 (KS/DKS = 0.5). PFD-R – photon flux in the “red zone”, µmol/(m2 s). PFD-B – photon flux in the “blue zone”, µmol/(m2 s). PFD-G – photon flux in the “green zone”, µmol/(m2 s). PFD-FR – photon flux in the “far red zone”, µmol/(m2 s).

Download (55KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Appearance of plants in the grow box on the 7th day of the experiment. The numbers indicate sector numbers.

Download (28KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The length of the above-ground part of watercress under lighting with different ratios of KS/DKS.

Download (17KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Content of carotenoids in watercress leaves under lighting with different KS/DKS ratios. An asterisk indicates significant differences with the control variant.

Download (14KB)
Indexing metadata
6. Fig. Fig. 5. The content of chlorophylls a and b in watercress leaves under lighting with different CS/DCS ratios on the 7th day of the study. An asterisk indicates significant differences with the control variant.

Download (14KB)
Indexing metadata
7. Fig. Fig. 6. The content of chlorophylls a and b in watercress leaves under illumination with different CS/DCS ratios on the 14th day of the study. An asterisk indicates significant differences with the control variant.

Download (14KB)
Indexing metadata
8. Fig. Rice. 7. The intensity of photosynthesis according to the carbon content in watercress leaves under lighting with different KS/DKS ratios.

Download (16KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».