Влияние спектрального состава светодиодных источников искусственного освещения на функциональную активность фотосинтетического аппарата листьев базилика

Изучено влияние шести экспериментальных источников света (светильников) на основе светодиодов с различными спектрами излучения, моделирующими оптическое излучение, близкое к солнечному, на фотохимическую активность фотосистем (ФС) листьев базилика фиолетового, а также на редокс-состояние реакционного центра P700. Cпектры различаются по распределению фотонного потока по основным диапазонам излучения, коррелированной цветовой температуре (КЦТ) и общему индексу цветопередачи (R_a). В результате сравнительного анализа параметров РАМ-флуориметрии определены спектральные диапазоны, обеспечивающие более эффективное протекание фотосинтетических процессов в клетках листьев базилика на стадиях технической спелости и цветения. В частности, растения базилика, выращенные с использованием спектра с КЦТ = 5260 К и R_a = 98, имеют достаточно низкий уровень F₀, один из самых высоких показателей соотношения F_v/F_m, свойственный растениям в нестрессовых условиях, одни из самых высоких показателей квантового выхода обеих ФС Y(I) и Y(II), а также высокие скорости потока электронов. Перспективны по параметрам РАМ-флуориметрии спектры с КЦТ = 4550 К и R_a = 91, КЦТ = 2820 К и R_a =81. Наихудшие показатели по изученным параметрам ФСI и ФСII — у спектра с КЦТ = 2990 К и R_a = 97.

1. E. Kaiser, Galvis V. Correa, U. Armbruster. Biochem. J., 476, N 19 (2019) 2725—2741, https://doi.org/10.1042/BCJ20190134

2. J. A. Cruz, T. J. Avenson. J. Plant. Res., 134, N 4 (2021) 665—682, https://doi.org/10.1007/s10265-021-01321-4

3. O. I. L. Mawphlang, E. V. Kharshiing. Front. Plant. Sci., 8, 1181 (2017), https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01181

4. И. Д. Волотовский, С. В. Суховеева, Е. М. Кабачевская. Весцi НАН Беларусі. Сер. біял. навук, 68, N 1 (2023) 75—88

5. S. K. Verma, S. Gantait, B. R. Jeong, S. J. Hwang. Sci. Rep., 8, 18009 (2018), https://doi.org/10.1038/s41598-018-36113-9

6. Y. A. Berkovich, I. O. Konovalova, A. N. Erokhin, S. O. Smolyanina, V. G. Smolyanin, O. S. Yakovleva, I. G. Tarakanov, T. M. Ivanov. Life Sci. Space Res. (Amst.), 20 (2019) 93—100, https://doi.org/10.1016/j.lssr.2018.09.004

7. M. de Wit, V. C. Galvão, C. Fankhauser. Ann. Rev. Plant Biol., 67 (2016) 513—537, https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-043015-112252

8. E. Heyneke, A. R. Fernie. Biochem. Soc. Trans., 46, N 2 (2018) 321—328, https://doi.org/10.1042/BST20170296

9. C. Kami, S. Lorrain, P. Hornitschek, C. Fankhauser. Curr. Top Dev. Biol., 91 (2010) 29—66, https://doi.org/10.1016/S0070-2153(10)91002-8

10. I. G. Tarakanov, D. A. Tovstyko, M. P. Lomakin, A. S. Shmakov, N. N. Sleptsov, A. N. Shmarev, V. A. Litvinskiy, A. A. Ivlev. Plants, 11, N 3 (2022) 441, https://doi.org/10.3390/plants11030441

11. S. Muneer, E. J. Kim, J. S. Park, J. H. Lee. Int. J. Mol. Sci., 15, N 3 (2014) 4657—4670, https://doi.org/10.3390/ijms15034657

12. G. V. Kochetova, O. V. Avercheva, E. M. Bassarskaya, T. V. Zhigalova. Biophys. Rev., 14, N 4 (2022) 779—803, https://doi.org/10.1007/s12551-022-00985-z

13. Т. Г. Курьянчик, Н. В. Козел. Журн. прикл. спектр., 90, № 3 (2023) 509—515 T. G. Kuryanchyk, N. V. Kozel. J. Appl. Spectr., 90, N 3 (2023) 509—515.

14. M. R. Fernandes, G. Siqueira-Silva, A. S. João. Acta Botanica Brasilica, 33 (2019) 558—571, https://doi.org/10.1590/0102-33062019abb0149.

15. В. Н. Гольцев, Х. М. Каладжи, М. А. Кузманова, С. И. Аллахвердиев. Переменная и замедленная флуоресценция хлорофилла a – теоретические основы и практическое приложение в исследовании растений, Ижевск, Институт компьютерных исследований (2014) 50—84

16. H. K. Lichtenthaler, C. Buschmann, M. Knapp. Photosynthetica, 43, N 3 (2005) 379—393, https://doi.org/10.1007/s11099-005-0062-6

17. C. Guo, L. Liu, H. Sun, N. Wang, K. Zhang, Y. Zhang, J. Zhu, A. Li, Z. Bai, X. Liu, H. Dong, C. Li. Front. Plant Sci., 13 (2022), https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1007150

18. C. Klughammer, U. Schreiber. PAM Appl. Notes, 1 (2008) 27—35

19. S. Tietz, C. C. Hall, J. A. Cruz, D. M. Kramer. Plant, Cell and Environment, 40 (2017) 1243—1255, https://doi.org/10.1111/pce.12924

20. K. Maxwell, G. N. Johnson. J. Exp. Bot., 51 (2000) 659—668, https://doi.org/10.1093/jexbot/51.345.659

21. G. Shimakawa, C. Miyake. Plant Physiol., 179, N 4 (2019) 1479—1485, https://doi.org/10.1104/pp.18.01493

22. H. Sun, Q. Shi, S. B. Zhang, W. Huang. Plants (Basel), 10, N 3 (2021) 606, https://doi.org/10.3390/plants10030606