Використання індукції флуоресценції хлорофілу для оцінки функціонування фотосинтетичного апарату рослин Gentiana lutea L. за різних умов культивування in vitro
Анотація
Мета. Вивчити особливості функціонування фотосинтетичного апарату рослин in vitro Gentiana lutea L. за різних умов освітлення та джерела карбону у складі живильного середовища за допомогою методу індукції флуоресценції хлорофілу (ІФХ). Методи. Флуоресценцію хлорофілу визначали у світлоадаптованих листках культивованих in vitro рослин G. lutea за допомогою PAM флуориметра MultispeQ. Оцінювали зміну параметрів функціонування фотосинтетичного апарату культивованих in vitro рослин залежно від умов світлового режиму (1 варіант – 85 Вт/м2, спектральний склад за співвідношення хвиль синього діапазону (Ес) : хвиль зеленого діапазону (Ез) : хвиль червоного діапазону (Еч) = 33% : 42% : 25%; 2 варіант –100 Вт/м2, спектральний склад: Ес : Ез : Еч = 25% : 27% : 48%) та джерела карбону (10 г/л сахарози або 3 г/л маніту) у складі живильного середовища МС/2 (середовище MС з половинним вмістом макро- та мікросолей), доповненого 0,1 мг/л кінетину. Результати. Встановлено, що у рослин in vitro G. lutea, що протягом 90 діб культивувалися за світлових умов 2 варіанту, квантовий вихід ФС ІІ підвищується на 8,3 % порівняно із особинами G. lutea, які вирощували за умов 1 варіанту освітлення. Показник життєздатності у рослин із 2 варіанту підвищується на 23 %. Заміна джерела карбону у складі живильного середовища із сахарози (10 г/л) на маніт (3 г/л) не лише підвищує ефективність функціонування фотосинтетичного апарату у культивованих in vitro рослин G. lutea, але й активізує у них механізми стійкості до водного дефіциту. Висновки. Застосування методу ІФХ показало, що функціонування фотосинтетичного апарату in vitro рослин G. lutea залежить як від умов освітлення, так й джерела карбону у складі живильного середовища.
Ключові слова: індукція флюоресценції хлорофілу а, рослини in vitro, Gentiana lutea L.
Посилання
Korneev D.Iu. Informatsionnye vozmozhnosti metoda induktsii fluorestsentsii khlorofilla: monografіia. Kiev: “Al'terpres”, 2002. 188 p. [іn Ukranian]
Zanandrea I., Bacarin M.A., Schmitz D.D., Braga J.B., Peters J.A., Bras R. Chlorophyll fluorescence in in vitro cultivated ap-ple. Agrociência, Pelotas. 2006. Vol. 12, No 3. P. 305–308.
Keutgen N. Figas A. Anna, Tomaszewskasowa M., Raunest K., Keutgen A. J. Chlorophyll Fluorescence as a Tool to Assess the Regeneration Potential of African Violet Leaf Explants. Not Bot Horti Agrobo. 2016. Vol. 44, No 1. Р. 11–16. doi: 10.15835/nbha44110298.
Herts A.I., Herts N.V. Vyiavlennia funktsional'noi neodnoridnosti fotosyntetychnoho aparatu roslyn metodom fotoreiestratsii spektru vidbyttia svitla. Naukovi zapysky Ternopil's'koho natsional'noho pedahohichnoho universytetu imeni Volodymyra Hnatiuka. Seriia: Biolohiia. 2016. V. 2, No 66. P. 41–49 [іn Ukranian]
Velyt, I.A., G'uzyk, D.V. Vybir dzherel svitla dlja optychnogo oprominennja roslyn tomativ, ogirkiv ta rozsady [Selection of light sources for optical irradiation of plants of tomatoes, cucumbers and seedlings]. Academic Journal. Control, Navigation and Communication Systems. 2013. V.1, No 25. P. 128–132 [іn Ukranian]
Murashige T., Skoog F.A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. plant. 1962. Vol. 15. P. 473–497. doi:10.1111/j.1399–3054.1962.tb08052.x.
Kobiv Yu., Prokopiv A., Nachychko V., Borsukevych L., Helesh M. Distribution and population status of rare plant species in the Marmarosh Mountains (Ukrainian Carpathians). Ukrainian Botanical Journal. 2017. Vol. 74, No 2. Р. 163–176. doi:10.15407/ukrbotj74.02.163.
Rossi M., Fisogni A., Galloni M. Biosystematic studies on the mountain plant Gentiana lutea L. reveal variability in reproduc-tive traits among subspecies. Plant Ecology & Diversity. 2016. Vol. 9, No 1. Р. 97–104. doi:10.1080/17550874.2015.1074625.
Rybchenko L.S., Savchuk, S.V. Potencial gelioenergetychnyh klimatychnyh resursiv sonjachnoi' radiacii' v Ukrai'ni [Potential of the climatic solar radiation energy resources in Ukraine]. Ukrainian Geographical Journal. 2015. No 4, Р. 16–23 [in Ukrainian] doi:10.15407/ugz2015.04.016.
Muneer S., Kim E. J., Park J. S., Lee J. H. Іnfluence of green, red and blue light emitting diodes on multiprotein complex pro-teins and photosynthetic activity under different light intensities in lettuce leaves (Lactuca sativa L.). Int. J. Mol. Sci. 2014. Vol. 15. P. 4657–4670. doi:10.3390/ijms15034657.
Ouzounis T., Rosenqvist E., Ottose C. O. Spectral effects of artificial light on plant physiology and secondary metabolism: a review. Hortscience. 2015. Vol. 50, No 8. P. 1128–1135.
Venediktov P.S. Volgin S.L., Kazimirko Iu.V., Krendeleva T.E., Kukarskikh G.P., Makarova V.V., Lavrukhina O.G., Pogosian S.I., Iakovleva O.V., Rubin A.B. Ispol'zovanie fluorestsentsii khlorofilla dlia kontrolia fiziologicheskogo sostoianiia zelenykh nasazhdeniy v ekosistemakh. Biofizika. 1999. V.44, No 6. P. 1037–1047 [іn Russian]
Deriabin A.N., Trunova T.I. Morfofiziologicheskie i biokhimicheskie kharakteristiki rasteniy kartofelia, ekspressiruiushchikh gen SUC2 invertazy Saccharomyces cerevisiae, pri vyrashchivanii in vitro. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriia: Biolohiia. 2014. № 4 (28). P. 150–168 [іn Russian]
Banas A.K., Gabrys H. Influence of sugars on blue light–induced chloroplast relocations. Plant Signaling & Behavior. 2007. Vol. 2, № 4. Р. 221–230. doi:10.4161/psb.2.4.4392.
Eckstein A., Zieba P., Gabrys H. Sugar and light effects on the condition of the photosynthetic apparatus of Arabidopsis thaliana cultured in vitro. J. Plant Growth Regul. 2012. Vol. 31. Р. 90–101. doi: 10.1007 / s00344-011-9222-z.
Musiienko M.M., Zhuk I.V.Molekuliarni mekhanizmy induktsii zakhysnykh reaktsiy roslyn v umovakh posukhy. Ukr. Botan. zhurn. 2009. Т. 66, № 4. P. 580–595 [іn Ukranian]
Lu C., Zhang J. Effects of water stress on photosystem II photochemistry and its thermostability in wheat plants. J. Exp. Bot. 1999. 50. P. 1199–1206.
Reddy A.R., Chaitanya K.V., Vivekanander M. Drought-induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. J. Plant Physiol. 2004. Vol. 161, No 11. P. 1189–1202. doi:10.1016/j.jplph.2004.01.013.
