Показатели фотосинтетической деятельности растений у сортов Pisum sativum sativum L

Введение. Фотосинтез ̶ это биологический процесс, который производит органические соединения углерода с использованием солнечной энергии, воды и атмосферного углекислого газа, которые после прохождения ряда этапов фотосинтетического восстановления превращаются в углеводы [10]. Этот биологический процесс используется растениями [15] для формирования биомассы и урожайности [7]. При этом основная фотосинтетическая нагрузка в системе целого растения приходится на листовой аппарат [9]. У растений гороха основной вклад в формировании урожая приходится в основном на листочки и прилистники и достигает 86% [1]. В связи с этим в селекции современных высокопродуктивных и адаптивных сортов и гибридов культуры большие надежды возлагают на создание генотипов с повышенным активностью фотосинтеза растений [4, 5, 6, 9, 14]. Для выявления генотипических особенностей растений культуры большой интерес представляет изучение показателей фотосинтеза в условия полевого опыта [11,12].

Поэтому нами изучались показатели фотосинтетической деятельности растений современных сортов гороха посевного (Pisum sativum sativum L.) в экологическом сортоиспытании в условиях Орловской области (Шатиловская СХОС).

Методика исследований. Исследования были проведены на базе ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» ФГБОУ ВО Орловского ГАУ и ФГБНУ ФНЦ зернобобовых и крупяных культур (Шатиловская СХОС).

Анализ фотосинтетической деятельности растений изучался по показателям интенсивности фотосинтеза листьев и активности фотосистемы II с помощью переносного газоанализатора GFS-3000 FL, фирм Waltz в соответствии с разработанным способом оценки селекционного материала гороха посевного на интенсивность фотосинтеза [8]. В исследования включали прилистники, расположенные на первом плодущем узле, без видимых повреждений вредителями или болезнями. Математическую и статистическую обработку экспериментальных данных проводили согласно «Методике полевого опыта» [3].

Результаты и их обсуждение. В результате оценки современных сортов гороха посевного по показателям фотосинтеза установлено, что интенсивность фотосинтеза изменялась в диапазоне от 7,66 μmol CO 2 /m²s у сорта Кадет до 11,06 μmol CO 2 /m²s у сорта Таловец 70 (рис. 1).

Рисунок 1 – Интенсивность фотосинтеза прилистников у современных сортов гороха посевного, 2019 год

При этом большая часть из изученных сортов характеризовалась интенсивностью фотосинтеза от 9,11 до 10,03 μmol CO 2 /m²s (сорта Шеврон, Немчиновский 50, Спартак, Флагман 12, Ягуар, Фрегат). Минимальное значение интенсивности фотосинтеза было отмечено у сортов Кадет и Чишимский 229 (7,66 и 8,49 μmol CO 2 /m²s, соответственно), что полностью согласуется с ранее полученными результатами по изучению влияния интенсивности света на активность газообмена листьев и прилистников у сортов гороха посевного [2].

По оценке активности фотосистемы II нами отмечена обратная ситуация. Максимальным квантовым выходом флуоресценции хлорофилла характеризовались сорта Ягуар, Кадет, Таловец 70 (0,266; 0,263 и 0,258, соответственно), а минимальными значениями – сорта Фрегат и Флагман 12 (0,194 и 0,187, соответственно) (рис. 2).

Рисунок 2 – Квантовый выход флуоресценции хлорофилла у прилистников современных сортов гороха посевного, 2019 год

При этом квантовый выход флуоресценции хлорофилла напрямую связан с активностью электронно-транспортной цепи и вместе характеризуют активность фотосистемы II растений гороха посевного. Максимальной электронно-транспортной цепью характеризовались прилистники сортов Ягуар, Кадет и Таловец 70 (111,5; 110,3 и 108,4, соответственно), а минимальной – сортов Фрегат и Флагман 12 (81,3 и 78,5, соответственно) (рис. 3).

Рисунок 3 – Активность электронно-транспортной цепи у прилистников современных сортов гороха посевного, 2019 год

Такой характер изменения показателей фотосинтетической деятельности у растений гороха подтверждается отсутствием корреляционной связи между интенсивностью фотосинтеза с квантовым выходом флуоресценции хлорофилла и электронно-транспортной цепью. Это связано с тем, что интенсивность фотосинтеза – это независимый от солнечного света процесс, в то время как квантовый выход флуоресценции хлорофилла и электронно-транспортная цепь в первую очередь зависят от интенсивности света [13].

Заключение. Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют заключить, что генотипы гороха посевного характеризуются широким диапазоном варьирования показателей фотосинтетической деятельности растений, что позволяет проводить целенаправленную селекцию по созданию сортов с высокой активностью фотосинтеза, как важного фактора, влияющего на формируемый урожай и адаптивность культуры.

Для селекции культуры можно рекомендовать в качестве источников высокой интенсивности фотосинтеза сорта Таловец 70, Шеврон и Немчиновский 50, а в качестве источников высокой активности фотосистемы II – Ягуар, Кадет и Таловец 70.