КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-14-00338

НазваниеИзучение кинетических параметров флуоресценции и адсорбции света фотосинтезирующими растениями в условиях воздействия естественных и искусственных факторов внешней среды

Руководитель Лысенко Владимир Сергеевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений

Ключевые слова фотосинтез, физиология растений, устойчивость растений, экология растений, фотоакустические методы, флуоресцентные методы, продуктивность растений, геоботаника, экология, биотехнология растений, каллусогенез

Код ГРНТИ34.17.09

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Параметры функционирования фотосинтетической системы являются основным фактором, отражающим продуктивность растений. Квантовая эффективность (квантовый выход), энергетический баланс и устойчивость первичных процессов фотосинтеза лежит в основе оценки продуктивности растений естественных фитоценозов, сельскохозяйственных растений открытого и закрытого грунта. Эффективность оценки продуктивности растений по параметрам фотосинтеза, исключительно важно для прогнозирования их развития, а также для понимания механизмов и последствий воздействия внешних факторов на растения. Дальнейшее развитие знаний в области первичных процессов фотосинтеза требует разработки и введения в научную практику новых методов (на основе новой экспериментальной базы) импульсной флуориметрии и смежных методов, направленных на оценку продуктивности и адаптации растений, с последующей апробацией их широкого применения в искусственных и естественных биосистемах. В частности, уточнение величин первичной продукции наземных экосистем необходимо для лучшего понимания баланса между фотосинтезом (оксигенным и аноксигенным), дыханием и фотодыханием, что в свою очередь, является перспективной основой для селекции растений и конструирования агрофитоценозов (Коломейченко, Беденко, 2008), а также для оценки последствий глобального потепления и других климатических сдвигов. Настоящий проект направлен в том числе на разработку и применение новых, предложенных заявителями проекта, би- и полихроматических методов Фурье-РАМ-флуориметрии, позволяющих определять квантовый выход фотосистемы II для нескольких длин волн возбуждающего фотосинтез света одновременно, в одном образце. Метод технически легко выполним, не требует дорогостоящего оборудования и может широко использоваться. Его применение особо перспективно в сочетании с Фурье-фотоакустическим методом, также разработанным заявителями проекта, допускающим одновременную оценку (в одном образце) фотосинтетического выделения кислорода (дыхание и фотодыхание не мешает анализу) и доли энергии поглощенных квантов света, утилизированные растением на фотохимические процессы. Проект предполагает параллельное совместное использование этих двух методов для количественной оценки доли аноксигенного фотосинтеза высших растений, основанной на тилакоидном циклическом транспорте электронов вокруг фотосистем I и II, причем измерения будут выполнены для красного и синего света. Предварительные исследования (неопубликованные данные), проведенные заявителями проекта, уже показали высокие различия аноксигенности (кислородных коэффициентов фотосинтеза) в различных условиях освещения – по интенсивности, спектральному составу и временному фактору. Кроме того, заявителями проекта ранее был предложен и исследован показатель хроматической дивергенции квантового выхода фотосистемы II, реакцию которого на стресс также планируется изучить в ходе выполнения заявляемого проекта.В ходе предполагаемых исследований, с помощью вышеуказанных и других методов, будут изучены изменения оптических свойств отраженного растениями света и флуоресценции хлорофилла, а также фотоакустического сигнала, как показателя фотолитического выделения кислорода и величин фотохимического сохранения энергии в ответ на действие сильно различающихся факторов окружающей среды, в том числе: стресс (повреждающее воздействие наночастиц SiO2, металлооксиды, 50 nm), действие повышенных уровней CO2 и другие факторы. Будет произведена попытка получить (расширить) т.н. “оптическую сигнатуру стресса” растений. Данные наземных оптических и физиологических исследований продуктивности растений будут сопоставлены с данными дистанционного контроля фитоценозов, полученных с использованием гиперспектральной камеры. Это позволит улучшить интерпретацию спектральной информации, в том числе поступающей от летательных аппаратов. Новые методы спектрополихроматической флуориметрии растений необходимы также в целях калибровки мульти- и гиперспектральных камер. Разрабатываемые новые оптические и фотоакустические методы позволят количественно оценивать уровень аноксигенного фотосинтеза в растениях, определяющегося: (1) долей фотосинтетически ассимилируемого CO2, которая компенсируется в растениях процессами его выделения - дыханием, фотодыханием, циклом Мехлера, активностью пластидной терминальной оксидазы (PTOX) и др; (2) долей процессов циклического транспорта электронов вокруг фотосистемы I и фотосистемы II. Исследования будут проведены на дикорастущих растениях, с/х растениях закрытого и открытого грунта, а также на культуре растительной ткани. Информация о уровнях аноксигенного фотосинтеза позволит существенно более точно оценивать продуктивность растений по фотосинтетически активным показателям, что крайне необходимо для селекции сельскохозяйственых культур. Кроме того, будут получены новые фундаментальные знания, относящиеся к вопросам регуляции обмена, баланса CO2/O2 и регуляции процессов световой фазы фотосинтеза в растениях.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---