Методы изучения фотосинтеза растений

11)Фотосинтез и урожай.

Проблема снижения фотодыхания. Проблема повышения ИФ селикционно-генетическим путем.Повышенной ИФ отличаются скороспелые сорта, но у них низкая продуктивность.

Установлена положительная зависимость между ИФ и массой единицы площади листа,называемой удельной поверхностной плотностью(УПП). Отмечено также + влияние эректоидности листьев в посеве на освещенность нижних листьев и продуктивность посевов риса, ячменя, кукурузы и др. особенно на низких широтах. При этом ИФ посевов возросла.

Нецелесообразно улучшать Ф-з, если активные потребители ассимилянтов (аттрагирующие центры) не соответствуют увеличенному потоку ассимилянтов. Как считает Быков (1982) наиболее перспективен раздельный подход в селекции, при котором от особенностей физиологии культуры и места её возделывания предлагается конкретная программа улучшения её фотосинтетических признаков. Например, для кормовых культур (у них полезная вегетативная масса) предпочтительно увеличение площади листьев, пусть даже сопряженное с некоторым снижением ИФ

12)Пути повышения продуктивности фотосинтеза фитоценоза.

Продуктивность посевов опред на ряду с ИФ и ИЛП(индекс листовой пластинки) длительностью функционирования фотосинтетического аппарата, характеризуемого показателем фотосинтетический потенциал(ФП) посева. ФП-число «рабочих дней» листовой поверхности посева,рассчитываемое как произведение полусуммы площадей листьев за два последующих определения на длительность периода между этими определениями в днях. ФП посева в связи как с биологической и хозяйственной продуктивностью растений и в нечерноземной зоне сост. 2,5-3,5 для зерновых и 1,5-2,0 млн.м 2 *дней/га для картофеля.

Например,для культурных растений Нужно относить растения к опред. Группе (условно )(например, листовой тип-пшеница,стеблевой-рожь,листово-колосовый – овес,ячмень (классификация Нальборчика))=> разработка агротехники,обработка посевов регуляторами роста и гербицидами

13)Методы изучения фотосинтеза.

делали-определение химических св-в пигментов листа(разделение пегментов по Крауссу- метод основан на различной рас творимости пигментов в спирте и бензине. Они не смешиваются,образуют 2 фазы-верхнюю бензиновую и нижнюю спиртовую, благодаря чему разделяются компоненты смеси пигментов. Бензин от хлорофилла позеленеет, а спирт от ксантофилла будет желто-золотой)

-определение интенсивности фотосинтеза по поглощению СО2 в токе воздуха(сущность метода в учете кол-ва СО2 в потоке воздуха,прошедшего мимо листа растения)

Делали -количестввенное определение пигментов(получение ацетоновой вытяжки. Навеску листьев мелят в ступке до каши,с добавлением немного диоксида кальция и кварцевого пескаи + ацетон, Всю эту дрянь фильтруют, дважды полощут в ацетоне, сливая его в колбу; растворителем доливают в колбу до метки, закрывают каучуковой пробкой и определяют на свету концентрацию пигментов)

14)Физиологические основы выращивания растений при искусственном освещении.

Анатомия листьев и стеблей, накопление пигментов, усвоение лучистой энергии, Фот-з и фотогенез- лабильные физиологические процессы.Основным фактором, вызывающим их изменчивость при прочих равных условиях являются спектральный состав излучения ламп.

Анатомическое строение листьев и стеблей служит важным биологическим показателем условий облучения, выращивания и физиологического состояния растений. Так, палисадная и губчатая паренхима наиболее развита у листьев под люминесцентными и ксеноновыми лампами, в результате чего удельная поверхностная плотность оказывается больше, чем под др. типами ламп.

При длинноволновом излучении под лампами накаливания и ксеноновыми стебли обычно вытягиваются; при коротковолновом под люминисцентными лампами и лампами ДРЛ наблюдается наоборот сильное сокращение междоузлий.В последнем случае лучше дифференцируются проводящие пучки,хор. Развиваются механические ткани и образуется много камбиальных клеток.

При облучении неоновыми , ртутными и ртутно-вольфрамовыми лампами ИФ значительно ниже.а дыхание-выше, что снижает продуктивность растений в сравнении с другими лампами

Источник

Методы изучения фотосинтеза растений

• Главная
• Физиология растений
• 28. Методы изучения фотосинтеза

28. Методы изучения фотосинтеза

Существует ряд методов, с помощью которых можно определить интенсивность усвоения углерода растением. Основные из них следующие:

1. газометрическое определение интенсивности фотосинтеза в естественных условиях
2. радиометрический метод определения интенсивности фотосинтеза 3)
3. определение чистой Продуктивности фотосинтеза
4. метод инфракрасной спектрометрии
5. манометрический метод определения интенсивности фотосинтеза
6. метод определения фотосинтеза у водорослей по количеству выделенного в воду кислорода.

Методика определения токсичности с использованием физиологических показателей. В качестве тест-объектов в этом методе используют протококковые водоросли, выращенные в тех же условиях, что и при применении ускоренного метода. На предлагаемых питательных средах водоросли могут развиваться в течение длительного времени (более 30 суток), не требуя их замены и сохраняя нормальный вид цветущей воды в лабораторных условиях.

Исследование основных физиологических и биохимических показателей предусматривает использование таких тест-функций, как определение хлорофилла и соотношения хлорофиллов А и В, определение интенсивности фотосинтеза по количеству выделенного кислорода на свету и интенсивности дыхания по количеству поглощенного кислорода в темноте.

При определении скорости фотосинтеза тем или иным из пяти методов, требуется обычно учитывать интенсивность наиболее важных внешних факторов, а также контролировать некоторые из них (более или менее строго — в зависимости от задачи эксперимента. В последнее время разработаны методы применения радиоактивного углерода для исследования вопросов экологической физиологии фотосинтеза. Занимаясь исследованиями физиологии фотосинтеза и других физиологических процессов в связи с взаимоотношениями, возникающими между растением и средой, ставилась задача выяснить, можно ли использовать радиоактивный углерод для определения фотосинтеза в естественных условиях. Метод, возникший в результате этой работы, позволяет определять не только интенсивность фотосинтеза, но и качественный состав продуктов, в которые включается поглощенный углерод. Можно предполагать, что при дальнейшем усовершенствовании метод может быть широко использован для изучения биологической продуктивности растений в естественных условиях, для оценки различных факторов, влияющих на фотосинтез, и т. П.

Источник

56. Влияние условий на процесс фотосинтеза. Методы изучения фотосинтеза.

Фотосинтетическая деятельность растений зависит от многих внешних факторов, и главные из них — условия освещения (интенсивность, спектральный состав света), доступность и концентрация углекислого газа, температура среды, водоснабжение и минеральное питание.

Концентрация СО2. Содержание С02 в окружающей среде является одним из важнейших факторов, определяющих скорость фотосинтеза. Увеличение концентрации С02 приводит к быстрому увеличению интенсивности фотосинтеза. Концентрация С02, при которой его поглощение в процессе фотосинтеза уравновешено выделением углекислоты в ходе дыхания (тем-нового и светового), называется углекислотным компенсационным пунктом (УКП). У С3-рас-тений УКП находится при довольно высоких концентрациях С02 (около 0,005 %). Это связано с наличием у них активного фотодыхания. С4-растения, обладающие способностью фиксировать С02 через фермент ФЕП-карбоксилазу, производят рефиксацию углекислого газа при слабом фотодыхании, поэтому у них УКП приближается к нулевой концентрации С02.

Температура. Оптимальная = 5-35ºС (обратимый процесс), при температуре выше 35 следует необратимая потеря фотосинтетической активности (синтез АТФ и НАДФ*Н снижается и становится лимитирующим). Весьма чувствительны к температуре также транспорт электронов и синтез АТФ. Первичные реакции фотосинтеза, связанные с поглощением света, миграцией энергии возбуждения в реакционные центры и разделением зарядов в реакционных центрах, от температуры практически не зависят.

Водный режим. Значение водного режима для фотосинтеза определяется в первую очередь действием воды на состояние устьиц листа: до тех пор, пока устьица остаются оптимально открытыми, интенсивность фотосинтеза не изменяется под влиянием колебаний водного баланса. Частичное или полное закрывание устьиц, вызванное дефицитом воды в растении, приводит к нарушению газообмена и снижению поступления углекислого газа к карбоксилирующим системам листа. Вместе с тем, при водном дефиците снижается активность ферментов цикла Кальвина, и в значительной степени ингибируется фотофосфорилирование. В результате в условиях водного дефицита наблюдается ингибирование фотосинтетической активности растений. При длительном дефиците воды возможно снижение общей фотосинтетической продуктивности растений, в том числе и за счет уменьшения величины листьев, а сильное обезвоживание может в итоге вызвать нарушение структуры хлоропластов и полную потерю их фотосинтетической активности.

Интенсивность света. По мере увеличения интенсивности света нарастание фотосинтеза становится все менее выраженным, при достижении определенного уровня освещения наступает насыщение фотосинтетической активности листа. При низких интенсивностях света активируется нециклический поток ē. Увеличение интенсивности света стимулирует циклический поток ē и повышает долю циклического транспорта ē. В условиях избыточной освещенности циклический транспорт может играть защитную роль в хлоропластах, источник для дополнительного синтеза АТФ вследствие активация процесса ассимиляции С.

Спектральный состав света: на синем свету-увеличивается активность ассимиляции СО₂(активизация транспорта ē и ферментов С цикла), преимущественно синтезируются орг. к-ты и аминокислоты, позднее — белки, на красном-растворимые Углеводы, крахмал.

Болезни растений приводят к снижению интенсивности фотосинтеза.

Источник

17. Методы изучения фотосинтеза.

Интенсивность фотосинтеза (ИФ) – количество СО₂, усваиваемое единицей листовой поверхности за единицу времени. ИФ измеряется преимущественно в мг СО₂/(дм 2 *ч). Реже для характеристики активности фотосинтеза используют количество О₂, выделяемое единицей листовой поверхности за единицу времени.

1. Газометрический метод определения ИФ

• В большинстве исследований газообмена СО₂ используется метод, основанный на помещении листа, растения или группы растений в прозрачную камеру. ИФ таких объектов определяют с помощью инфракрасных газоанализаторов по изменению концентрации СО₂ в потоке воздуха, протекающем через камеру.
• Обмен СО₂ больших участков, например, поля, можно измерить с помощью микрометеорологического метода. При этом ИФ посевов определяют с помощью параллельных измерений концентрации СО₂ и движения воздуха над посевом.

1. Радиометрический метод определения ИФ

1. Полярографический метод определения ИФ

18. Физиологические основы выращивания растений при искусственном освещении.

1. Спектральный состав излучения ламп должен в наибольшей степени способствовать осуществлению основных физиологических процессов. Для этого необходимо, чтобы в спектре были все участки видимого излучения с преобладанием красных, синих, фиолетовых лучей. Излучение с длиной волны менее 290нм не должно попадать на растения.
2. Лампы не должны излучать большое количество теплоты, так как это нарушает нормальный обмен веществ в растениях, приводит к преждевременному цветению, плодоношению и, как правило, снижению урожая.
3. Лампы не должны быть экономичными, т.е. создавать достаточную фотосинтетическую облученность при возможно меньшем потреблении электроэнергии и выдерживать продолжительную эксплуатацию.

• Ксеноновые лампы из газоразрядных источников искусственного света по спектральной характеристике в области ФАР наиболее близки к солнечному спектру. Растения разных видов, выращенные с применением этих типов ламп, имели при коротком вегетационном периоде продуктивность значительно выше, чем в поле. Однако низкий КПД этих источников (12-13%) и сложность эксплуатации препятствуют их широкому применению в светокультуре растений.
• Металлогалогенные лампы выпускаются с добавками йодидов металлов, более перспективны в сравнении с ксеноновыми лампами, так как обладают высоким КПД (25-30%) и относительно полным спектром.

Источник