Действие светодиодного облучения разного спектрального состава на фотосинтетический аппарат растений картофеля (Solanum tuberosum L.) в культуре in vitro

Размножение в культуре in vitro - важный этап при получении оздоровленного посадочного материала картофеля. Различный спектр облучения может быть использован для регулирования роста и морфогенеза у проростков картофеля ( Solanum tuberosum L.) in vitro. Мы исследовали влияние светодиодных источников света (СД), различающихся по спектральному составу излучения, на ростовые процессы растений картофеля сорта Агрия в культуре in vitro и функциональные параметры фотосинтетического аппарата. Источниками освещения служили светодиодные облучатели («ООО Фокус», Россия) (СД) красного (КС, λ = 635 нм при полуширине полосы излучения ППИ 45 нм), синего (СС, λ = 463 нм, ППИ 23 нм), зеленого (ЗС, λ = 521 нм, ППИ 38 нм) и белого света (БС, λ = 400-730 нм) с интенсивностью облучения на уровне растений 60-65 мкмоль квантовŸм-2Ÿс-1. Часть растений помещали под белые люминесцентные лампы («OSRAM AG», Германия) при той же интенсивности света. Через 28 сут измеряли площадь листьев, высоту растений, учитывали сухую биомассу, определяли скорость СО2-газообмена, а также измеряли параметры переменной флуоресценции хлорофилла. Наибольшее накопление биомассы отмечали при облучении растений люминесцентными лампами, несколько меньшее - при использовании светодиодов белого света. По сравнению с СД белого света действие СС, ЗС и КС приводило к снижению накопления биомассы растениями соответственно на 49,5, 75,6 и 67,5 %. Наблюдаемые изменения были связаны с более высокой активностью фотосинтетического аппарата растений, выращиваемых при облучении светодиодами БС и СС. Скорость фотосинтеза единицы листовой поверхности у этих растений была выше по сравнению с выращиваемыми под СД ЗС и КС. Эффективный квантовый выход ФС II у исследованных растений менялся незначительно (от 0,47 до 0,53), при этом более высокие значения отмечали при использовании люминесцентных ламп и СД белого и зеленого света. Скорость электронного транспорта (ЕТР) и коэффициент нефотохимического тушения (NPQ) менялись подобным образом в зависимости от условий выращивания растений. В условиях, когда скорость фотосинтеза не была лимитирована по СО2, поглощение углекислоты листьями снижалось в ряду люминесцентные лампы > белые СД > красные СД > синие СД > зеленые СД. Максимальная скорость карбоксилирования и большая эффективность реакции наблюдались при облучении растений люминесцентным светом и СД белого света. При облучении СД СС, КС и, особенно, ЗС скорость карбоксилирования снижалась до 77,9; 67,9 и 11,1 % от максимальных значений. Эффективность карбоксилирования резко снижалась при СД КС и ЗС до 37,5 % и 6,7% от максимума. Скорость электронного транспорта в вариантах люминесцентные лампы, БС, КС, СС, ЗС составила соответственно 100; 97,3; 75,1; 68,0; 20,8 %. Одновременно наблюдалось снижение скорости утилизации триозофосфатов до 88,9; 48,7; 28,2; 9,4 % от величины, наблюдаемой при люминесцентном освещении (100 %). Таким образом, в условиях низкой интенсивности света, независимо от его спектрального состава и типа облучателя, активность световых реакций фотосинтеза существенно не изменяется, а наблюдаемые различия в накоплении сухого вещества растениями обусловлены процессами, связанными с активностью реакций темновой фазы фотосинтеза, а также со снижением устьичной проводимости. Полученные результаты позволяют подойти к выяснению влияния разных монохроматических спектров светодиодных облучателей на функционирование фотосинтетического аппарата для обоснования их применения при выращивании растений.