Диссертация (1105090), страница 7
Текст из файла (страница 7)
13,спектры 1). Для корректировки этих искажений использовали кривые МИФ(рис. 14): по известной скорости развертки спектра определяли интервалвремени от начала засветки до момента регистрации пиков (20 с для F685 и40 с для F740), затем вычисляли отношение максимальной интенсивностифлуоресценции, достигаемой в первые секунды освещения, к значению,соответствующему времени регистрации максимума в спектре. Полученныеотношения использовали для определения истинных значений F685 и F740сразу после включения освещения (обозначены столбиками на рис. 13, а, б).Характерной особенностью изменения формы спектра при переходе отспектра 1 к спектру 2 является более сильное относительное тушениефлуоресценции на длине волны 685 нм по сравнению с длиной волны 740 нм(рис.
13, а, б; рис. 14, кривые 1, 2). Одной из причин этого эффекта можетбыть перераспределение энергии возбуждения между ФС в пользу ФС1 засчет увеличения ее светособирающей антенны при фосфорилированиибелков ССК2 [8]. В результате этого процесса отношение ω = F740/F685 послевключения освещения постепенно увеличивается (рис. 14, кривая 3). Припонижении интенсивности освещения при выращивании относительноетушение флуоресценции уменьшается и при освещенности 20÷30 лк (рис.
13)и ниже практически отсутствует. Причиной этого может быть постепенноеснижение фотосинтетической активности в расчете на хлорофилл по мерезатенения растений [62,63]. Подобный эффект наблюдался при введении вжилку листа растения, выращенного при освещенности 3000 лк, ингибитора43электронноготранспортадиурона,полностьюподавляющегофотосинтетическую активность [64], – при переходе от спектра 1 к спектру 2тушение флуоресценции отсутствовало.Рис. 13. Характерные спектры флуоресценции листьев бобов,выращенных при разной освещенности: 3000 лк (а); 500÷600 лк (б); 20÷30 лк(в); 1 – после 5 мин темновой адаптации, 2 – после 10 мин освещения.44Другой возможной причиной этого эффекта может быть снижениенефотохимического тушения флуоресценции по мере затенения растений засчет известного из литературы увеличения размеров светособирающейантенны в расчете на один реакционный центр [65].Значения ω для спектров флуоресценции, полученных после 5 минуттемновой адаптации и после 10 минут освещения, постепенно уменьшалисьпо мере затенения растений и снижения содержания хлорофилла (рис.
13).Механизм положительной корреляции между стационарными значениямиω = F740/F685 и содержанием хлорофилла в листе может быть связан сэффектомперепоглощенияболеекоротковолновойфлуоресценции,испущенной хлорофиллом, ассоциированным с ФС2 [8]. В данных условияхэкспериментавыявленалинейнаязависимостьωстацотсодержанияхлорофилла в расчете на сырую массу листа (рис. 15): ωстац = k [Хл] + ω0;ω0 < 0,05, k ≈ 1,13 ± 0,07 (г сырой массы листа на 1 мг хлорофилла).Коэффициент корреляции составил r = 0,986, р > 0,95.Для получения более детальной информации об изменении стуктурнофункциональной организации фотосинтетического аппарата и причинахуменьшения относительного тушения флуоресценции по мере пониженияосвещенности при выращивании был использован метод импульснойфлуориметрии.
На рис. 16 приведены характерные кривые изменениякоэффициента фотохимического тушения по мере освещения листа. Приуменьшении интенсивности освещения при выращивании наблюдаетсяуменьшениепоказателяFv/Fm(первыеточкикривых1-3),чтосвидетельствует о снижении максимальной фотохимической активности ФС2[26,37].СтационарноезначениепоказателяΦPSII,характеризующегоэффективный квантовый выход ФС2, также уменьшается. Причиной этогоэффекта может быть недостаточное развитие структур фотосинтетическогоаппарата и, как следствие, снижение его функциональной активности.45Таким образом, измерение спектров флуоресценции листьев бобов,выращенных при пониженной освещенности, свидетельствуют о высокойположительной корреляции между стационарными значениями ω = F740/F685,достигаемыми в конце индукционного периода, и содержанием хлорофилла.Эти данные согласуются с результатами, полученными на других объектах ивдругихусловияхизменениясодержанияхлорофиллавлисте.Использованная в работе методика регистрации флуоресценции позволяетиспользовать несколько показателей, характеризующих функциональнуюактивность фотосинтетического аппарата растений: 1) степень тушенияфлуоресценции после включения освещения; 2) изменение значенийω = F740/F685 в индукционном периоде и 3) стационарные значения ω,коррелирующие с содержанием хлорофилла в листе.Рис.
14. Характерные кривые медленной индукции флуоресценциилистьев бобов на длинах волн 740 нм (1) и 685 нм (2), полученные в одном изэкспериментов, и соответствующие изменения параметра ω = F740/F685(3).Освещенность при выращивании 150÷200 лк.46Рис. 15. Изменение стационарного значения показателя ωстац = F740/F685спектров флуоресценции листьев бобов в зависимости от содержанияхлорофилла (мг на 1 г сырой массы листа). Интенсивность света привыращивании: 1 – 5÷10 лк; 2 – 20÷30 лк; 3 – 30÷40 лк; 4 – 150÷200 лк;5 – 500÷600 лк; 6 – 3000 лк.Рис. 16.Характерныекривыеизменениякоэффициентафотохимического тушения флуоресценции ΦPSII листьев бобов, выращенныхпри разной освещенности, полученные в одном из экспериментов:1 − 3000 лк; 2 − 500÷600 лк; 3 − 20÷30 лк.473.2.Спектры и индукция флуоресценции листьев дуба в условияхдеградации хлорофилла.Опыты с листьями дуба в условиях осенней деградации хлорофиллапроводили с целью сопоставления данных по корреляции между ω исодержанием хлорофилла с результатами, полученными нами на листьяхбобов (п.
3.1) и результатами группы Лихтенталера [19]. Предполагалось,кроме того, выявить определенные закономерности в изменении структурнофункциональной организации фотосинтетического аппарата растений восенний период, используя метод импульсной флуориметрии.На рис. 17 приведена серия характерных спектров флуоресценциилистьев дуба с разным содержанием хлорофилла. По мере изменения вокраске листьев от ярко-зеленой до зеленовато-желтой (рис.10) наблюдалисьизменения в соотношении пиков, так что отношение F740/F685 постепенноуменьшалось.Установлена линейная зависимость между отношением ω = F740/F685 исодержанием хлорофилла в широком диапазоне изменений содержанияхлорофилла(рис. 18);коэффициенткорреляциидляn = 25экспериментальных точек составляет r = 0,96 (р > 0,95).
Максимальноесодержание хлорофилла и максимальное отношение ω наблюдались в случаееще зеленых листьев, минимальное − в случае практически желтых листьев.Механизм подобной корреляции, как и в случае с растениями бобов,выращеннымиприпониженнойизменениямиусловийосвещенности,перепоглощенияочевидно,болеесвязанскоротковолновойфлуоресценции, испущенной хлорофиллом, ассоциированным с ФС2 [8].Отметим, что в работе [19] Лихтенталером с соавт. использованоотношение F1/F2, а не F2/F1, как у нас, а содержание хлорофилла рассчитанона единицу поверхности листа, а не на биомассу. Пересчет наших данных всоответствии с работой [19] свидетельствует о хорошем совпадении48результатов, полученных на листьях дуба, с результатами, полученными налистьях других древесных пород [19].Обращаютвниманиенемонотонныеизмененияинтенсивностифлуоресценции на длине волны 685 нм (рис.
17). С уменьшением содержанияхлорофилла эта интенсивность вначале возрастает (кривые 2-4), а затемснижается (кривые 5,6). Аналогичный эффект наблюдался Лихтенталеромпридеградациихлорофиллавлистьяхдикоговинограда[21].Предполагается, что этот эффект также связан с изменением условийперепоглощения более коротковолновой флуоресценции: по мере снижениясодержания хлорофилла (до трех раз в расчете на площадь поверхностилиста) степень перепоглощения этой флуоресцении постепенно снижается, асама флуоресценция растет.
В последующем, по мере пожелтения листа,перепоглощение полностью отсутствует, и флуоресценция падает, отражаязначительное снижение содержания хлорофилла [21].Рис. 17. Спектры флуоресценции листьев дуба с разным содержаниемхлорофилла: (1) 1,97 мг/г; (2) 1,32 мг/г; (3) 0,62 мг/г; (4) 0,54 мг/г;(5) 0,40 мг/г; (6) 0,18 мг/г.49Вместе с тем, нельзя исключить, что на начальной стадии снижениясодержания хлорофилла увеличение интенсивности флуоресценции на длиневолны 685 нм отражает компенсаторный эффект поддержания высокойфотосинтетической активности в расчете на единицу биомассы.
Например,увеличение интенсивности флуоресценции может происходить за счетуменьшения градиента рН на мембране тилакоидов в условиях болееактивного синтеза АТФ (известно, что ΔpH вызывает нефотохимическоетушениефлуоресценциихлорофилла)[37, 66].Аналогичныйкомпенсаторный эффект наблюдался при измерении кривых медленнойиндукции флуоресценции в различных участках листа злаковых растений[67], а также в опытах с проростками бобов, выращенных на растворахтяжелых металлов [68].Рис. 18. Зависимость коэффициента ω = F740/F685 от содержанияхлорофилла в листьях дуба.50Отметим, что значения коэффициента Fv/Fm оставалась практическинеизменными (около 0,75) вплоть до значительного (в три-пять раз)уменьшения содержания хлорофилла в листе, что указывает на высокуюфотохимическуюактивностьфотосистемы 2.Припоследующемсущественном снижении содержания хлорофилла отношение Fv/Fm резкоуменьшалось (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
