Детальная информация
| Название | Влияние внешних воздействий на оптические и структурные характеристики высших растений = The influence of external factors on the optical and structural characteristics of higher plants // Оптический журнал = Journal of optical technology: научно-технический журнал. – 2025. – № 2. — С. 116-123 |
|---|---|
| Авторы | Буханов Е. Р. ; Величко В. В. ; Липшин А. Г. ; Шихов В. Н. ; Сурин Н. А. |
| Выходные сведения | 2025 |
| Коллекция | Общая коллекция |
| Тематика | Биология ; Ботаника в целом ; Физика ; Спектроскопия ; фотосинтез ; высшие растения (ботаника) ; структурные характеристики ; оптические характеристики ; хлоропласты ; численное моделирование ; фотосистемы растений ; photosynthesis ; higher plants (botany) ; structural characteristics ; optical characteristics ; chloroplasts ; numerical simulation ; plant photosystems |
| УДК | 58; 535.33 |
| ББК | 28.5; 22.344 |
| Тип документа | Статья, доклад |
| Язык | Русский |
| DOI | 10.17586/1023-5086-2025-92-02-116-123 |
| Права доступа | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Ключ записи | RU\SPSTU\edoc\75387 |
| Дата создания записи | 27.02.2025 |
Предмет исследования. Скорость переноса электронов между фотосистемами растений, полученная на основе измеренных флуоресцентных показателей и расчётных графиков плотности фотонных состояний. Цель работы. Целью данной работы являлось установление связи между условиями роста растений и их оптическими и структурными характеристиками. Метод. Морфология хлоропластов была получена с помощью электронной микроскопии тканей флаговых листьев ячменей, выращенных при одинаковых по интенсивности освещениях в вегетационной камере и в поле. Для электронной микроскопии образцы проходили полную пробоподготовку, для повышения контраста изображений использовалась окраска тяжелыми металлами. Наблюдения проводились на просвечивающем электронном микроскопе Hitachi HT 7700. Измерения параметров флуоресценции хлорофилла флаговых листьев растений были выполнены in vivo при помощи системы изучения фотосинтеза LI-6800 в закрытой листовой камере с интегрированным в неё флуориметром. Основные результаты. Роль структурной окраски, обусловленной интерференцией и дифракцией света на элементах зелёного листа, структурированных с периодом, сравнимым с длиной волны света, описана только в последние годы. Более упорядоченная структура гран выявлена в хлоропластах ячменя, выращенного в искусственных условиях. Несмотря на это различие, максимальный квантовый выход фотосистемы II в обоих образцах находится в диапазоне значений, характерных для нормального физиологического состояния растений. Поскольку транспорт электронов тесно взаимосвязан с пространственной организацией фотосинтетического аппарата на тилакоидных мембранах хлоропластов, то более плотная "упаковка" гран позволяет растениям эффективнее осуществлять данный процесс за счёт тесного расположения участвующих в нём молекулярных комплексов. Было установлено, что скорости переноса электронов в растениях, выращенных в поле и камере, различаются. В растениях, выращенных в вегетативной камере скорость переноса электронов выше в 1,7 раза, чем скорость переноса электронов в ячмене, выращенном в полевой среде. Таким образом, основываясь на численных расчётах и полученных результатах спектроскопии и электронной микроскопии, была установлена связь между показателями плотности фотонных состояний, скоростью переноса электронов и возникновением химических реакций в процессе фотосинтеза. Практическая значимость. Сравнение характеристик фотосинтетических параметров растения, выросшего в разных условиях, позволяет получить важную информацию о механизме самого процесса фотосинтеза. Выявление основных факторов (количество и качество воды, условия внешней среды, количество питательных элементов и т. д.), влияющих на структуру и оптические свойства растений позволят повысить урожайность сельскохозяйственной продукции и снизить затраты за счёт оптимизации ресурсов и технологического процесса.
Subject of study. Rate of electron transfer between plant photosystems based on fluorescence measurements and calculated density graphs of photon processes. Aim of study. Study of the structural and optical parameters of barley grown under different conditions. Method. The morphology of chloroplasts was examined by electron microscopy of tissue samples of barley flag leaves grown under the same intensity of illumination in the chamber and in the field. The samples were coloured with heavy metals and then analyzed by Hitachi HT 7700 transmission electron microscope. Chlorophyll fluorescence parameters of the flag leaves were measured in vivo using the LI-6800 photosynthesis system in a closed leaf chamber with a fluorimeter integrated in it. Main results. The role of structural coloration caused by interference and diffraction of light on structural elements of a green leaf comparable to the wavelength of light has been described only in recent years. The study also identified a significantly denser and better ordered grana structure in the chloroplasts of barley leaf cells grown under light culture conditions. Despite this difference, the maximum quantum yield of photosystem II in both samples was in the range of values typical for normal physiological state of plants. Since the transport of electrons is closely related to the spatial organization of the photosynthetic apparatus on the thylakoid membranes of chloroplasts, denser packed grana surely makes it possible to transport electrons more efficiently because molecular complexes involved in the process are better arranged. It was found during the research that the electron transfer rate in plants differ. Electron transport speed comparison shows that electrons are transferred 1.7 times faster in the vegetation chamber compared to field environment. Thus, based on calculations and the results of spectroscopy and electron microscopy, a connection was revealed between the density of photonic states, electron transfer speed and the occurrence of chemical reactions during photosynthesis. Practical significance. Comparing photosynthetic parameters of the same plants grown in different environment provides useful information concerning photosynthesis. Identification of the main factors (quantity and quality of water, external environment, amount of nutrients, etc.) affecting the structure and optical properties of plants will increase the productivity of agricultural products and reduce costs by optimizing resources and technological processes.
