Номер патенту: 61148

Опубліковано: 17.11.2003

Автори: Посудін Юрій Іванович, Кожем'яко Ярина Василівна

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб аналізу рослин у стресових умовах, заснований на збудженні флуоресценції хлорофілу зеленого листка та реєстрації флуоресцентного параметра (індекса)  який відрізняється тим, що одночасно реєструють декілька флуоресцентних індексів та оцінюють величину і напрямок вектора  або в - вимірній системі координат (де  - кількість флуоресцентних індексів, що реєструються одночасно), осі якої є відношенням флуоресцентного індексу зразка, що знаходиться під впливом стресового фактора, до флуоресцентного індексу контрольного зразка (якщо ), або на основі порівняння відносних флуоресцентних індексів, величини вектора  та кутів, що характеризують напрямок вектора  дослідного та контрольного зразків (якщо ).

Текст

Спосіб аналізу рослин у стресових умовах, заснований на збудженні флуоресценції хлорофілу зеленого листка та реєстрації флуоресцентного параметра (індексу) R, який відрізняється тим, що одночасно реєструють декілька флуоресцентних індексів та оцінюють величину і напрямок вектора R або в N- вимірній системі координат (де N - КІЛЬКІСТЬ флуоресцентних індексів, що реєструються одночасно), осі якої є відношенням флуоресцентного індексу зразка, що знаходиться під впливом стресового фактора, до флуоресцентного індексу контрольного зразка (якщо N 4 ) О Винахід відноситься до галузі сільського господарства, зокрема рослинництва, плодоовочівництва, агроекології, дистанційного зондування сільськогосподарських угідь Відомий спосіб аналізу рослин у стресових умовах заснований на реєстрації спектрів випромінювання флуоресценції хлорофілу зелених листків (Холл Д , Фотосинтез М Мир, 1983 - 132с) Спектр флуоресценції зеленого листа характеризується максимумами при 440-450нм (синя область), 690 та 740нм (червона область) Саме максимуми флуоресценції при 690 та 740нм і пов'язані з хлорофілом Основна ідея вимірювань полягає в тому, що флуоресценція хлорофілу суттєво пов'язана із швидкістю фотосинтезу, яка в свою чергу залежить від стану пігментного апарату та впливу на нього різноманітних стресових факторів Відношення максимумів F690/F740 використовують як флуоресцентний індекс, що корелює зі змінами стану листка під впливом цих факторів Недоліком відомого способу є те, що процес реєстрації спектру випромінювання флуоресценції триває певний час (близько декількох хвилин), протягом якого відбувається зміна інтенсивності флуоресценції (так звана "індукція флуоресценції") Через це відношення максимумів F690/F740 теж змінюється з часом, що спотворює результати вимірювань Найбільш близьким до засобу, що замовляється, є спосіб реєстрації індукції флуоресценції, який дає можливість спостерігати часову кінетику інтенсивності флуоресценції попередньо адаптованого до темноти зеленого листа При освітленні зеленого листа, який знаходився 15ч-20 хвилин у темряві, в останньому флуоресценція хлорофілу набуває індукційну кінетику (відому як "ефект Каутського" (Kautsky Н, Hirsch A, Das Fluoreszenzverhalten gruner Pflanzen, Biochem Z , 1934, V 274, P 423) Причому, в цій часовій поведінці флуоресценції можна виділити два інтервали швидкий ріст флуоресценції до максимального значення f max протягом 100-ь500мс і повільне спадання флуоресценції до стаціонарного рівня fs протягом 3-ь5 хвилин Індукцію флуоресценції можна пояснити порушенням зв'язку між фотосистемами І і II у темряві і переходом фотосинтетичного апарату із стану І у стан II при освітленні Функції флуоресцентних індексів можуть виконувати деякі флуоресцентні параметри, які використовуються для кількісної оцінки тих змін, що набуває рослина внаслідок стресових умов Такими параметрами 00 (О 61148 можуть бути максимальна флуоресценція fm, стаціонарна флуоресценція fs, зменшення флуоресценції fd=fm-fs, індекс життєздатності Rfd=fd/fs, який вимірюють на двох довжинах хвиль Rfd(690) і Rfd(740), відношення fm(690)/fm(740) і fs(690)fs(740), індекс адаптації до стресів Ap=[Rfd(740)+1]/[Rfd(690)+1] Недоліком способу є те, що різні стресові фактори можуть викликати однакові зміни флуоресцентних індексів, таким чином способу бракує однозначний КІЛЬКІСНИЙ та якісний аналіз стресових факторів Завданням винаходу, що пропонується, є підвищення точності та якості аналізу стану рослин Суть способу аналізу рослин у стресових умовах базується на збудженні флуоресценції хлорофілу зеленого листка та реєстрації флуоресцентного параметра (індекса) Спосіб відрізняється тим, що одночасно реєструють декілька флуоресцентних індексів та оцінюють величину і напрямок вектора R а в N-вимірній системі координат (де N - КІЛЬКІСТЬ флуоресцентних індексів, що реєструються одночасно), осі якої є відношенням флуоресцентного індексу зразка, що знаходиться під впливом стресового фактора, до флуоресцентного індексу контрольного зразка, якщо N4 Спосіб містить такі операції 1 вимірюють контрольні флуоресцентні індекси зеленого листка, адаптованого до темряви протягом 15 хвилин, 2 вимірюють флуоресцентні індекси зеленого листка, адаптованого до темряви протягом 15 хвилин, на який діють стресові фактори, 3 вимірюють відношення флуоресцентного індексу зразка, що знаходиться під впливом стресового фактора, до флуоресцентного індексу контрольного зразка, 4 будують вектор R в N-вимірній системі координат (де N - КІЛЬКІСТЬ флуоресцентних індексів, що реєструються одночасно), осі якої є відношенням флуоресцентного індексу зразка, що знаходиться під впливом стресового фактора, до флуоресцентного індексу контрольного зразка, якщо N4, 5 аналізують величину г та напрямок вектора R в N-вимірній системі координат (якщо N4) Величина г та напрямок вектора R у двовимірній системі координат визначається за формулами /F1c)2+(F2/F2c)2 (1) e=arctg[(F1/F1c)/(F2/F2c)] (2) де F, - флуоресцентний індекс зразка що знаходиться у стресових умовах (і=1, 2, З, N), Fc - флуоресцентний індекс контрольного зразка В трьохвимірній системі координат (N=3), ве личина г і напрямок (Єї і 62) вектора R визначаються так = J(F 1 /F 1 c) 2 +(F 2 /F 2 c) 2 +(F3/F 3 c) 2 6 ac o [ iF )r i r c sF i /] = /c e= r t [F / 3 )( 1Fc] g cF 2 ac ( 3F / / 1 ) (3) () 4 () 5 Величина г і напрямки (6-і, 62 і 6з) вектора R в чотирьохвимірній системі координат (N=4) визначатимуться за допомогою таких рівнянь fa f (F2 / F2cf + (F3 / F3C)2 + (F4 / F4C)2 (6) (7) (8) (9) (10) Може бути також використана N-вимірна система координат, але в цій ситуації графічне представлення вектора R неможливе, величина і напрямок його наводяться у таблиці Перелік фігур Фіг 1 Величина г та напрямок Є г = fa. вектора R (листок зеленого гороху Pisum sativum різного забарвлення) в двовимірній системі координат Rc - темнозелений (контроль), Ri - зелений, R2 - СВІТЛОЗЄЛЄНИЙ, R3 - Ж О В Т О З Є Л Є Н И Й , Фіг 2 Величина г та напрямок (6і та 62) вектора R (листок зеленого гороху Pisum sativum різного забарвлення) в трьохвимірній системі координат Rc - темнозелений (контроль), Ri - зелений, R2 - СВІТЛОЗЄЛЄНИЙ, R3 - Ж О В Т О З Є Л Є Н И Й , Фіг 3 Величина г та напрямок (6і та 62) вектора R (листок зеленого гороху Pisum sativum в залежності від водного дефіциту) в трьохвимірній системі координат Тут Rc t=0 (контроль), Ri t=2rofl , R2 t=4rofl Розглянемо конкретні приклади застосування способу (флуоресцентні індекси Rfd(690) , Rfd(74ff) та Ар отримані за допомогою методу реєстрації індукції флуоресценції, а індекс F(690)/F(740) - на основі методу спектрофлуориметрії) І Реєстрація двох флуоресцентних індексів Rfd(690) і Rfd(740) листка зеленого гороху Pisum sativum різного забарвлення а Результати вимірювання флуоресцентних індексів листка зеленого гороху Pisum sativum різного забарвлення (табл 1) Таблиця 1 Колір Темнозелений (контроль) Зелений Rfd(690) Rfd(740) 3,10 2,26 2,16 1,81 СВІТЛОЗЄЛЄНИЙ 1,67 1,47 ЖОВТОЗЄЛЄНИЙ 0,92 0,84 б Обчислення відносних значень флуоресцентних індексів, величини г та напрямку Є вектора R , що визначаються за формулами (1, 2), листка зеленого гороху Pisum sativum різного забарвлення (табл 2) 61148 Таблиця 2 Колір Темнозелений (контроль) Зелений Світлозелений Жовтозелений Rfd(690),/Rfd(690)c 1 0,70 0,54 0,30 Rfd(740,/Rfd(740)c 1 0,80 0,65 0,37 е,° 45,0 41,2 39,7 39,0 г 1,41 1,06 0,84 0,48 в Величина та положення вектора R (листок зеленого гороху Pisum sativum різного забарвлення) в двовимірній системі координат представлені на фіг 1 II Реєстрація трьох флуоресцентних індексів листка зеленого гороху Pisum sativum в залежності від його віку а Результати вимірювання флуоресцентних індексів листка зеленого гороху Pisum sativum різного забарвлення (табл 3) Таблиця З Колір Темнозелений (контроль) Зелений Світлозелений Жовтозелений Rfd(690) 3,10 2,16 1,67 0,92 Rfd(740) 2,26 1,81 1,47 0,84 Ар 0,205 0,111 0,075 0,042 б Обчислення відносних значень флуоресцентних індексів, величини г та напрямку (Єї та 62) вектора R, що визначаються за формулами (3-5), листка зеленого гороху Pisum sativum в залежності від забарвлення (табл 4) Таблиця 4 Колір Темнозелений (контроль) Зелений Світлозелений Жовтозелений Rfd(690),/Rfd(690)c 1 0,70 0,54 0,30 Rfd(740),/Rfd(740)c 1 0,80 0,65 0,37 "рі'"рс 1 0,54 0,37 0,20 г 1,73 1,19 0,92 0,52 Є2,° 45,0 37,64 34,42 33,69 Єї," 54,68 53,96 54,06 54,76 в В е л и ч и н а т а п о л о ж е н н я в е к т о р а R ( л и с т о к з е л е н о г о гороху P i s u m s a t i v u m різного з а б а р в л е н н я ) в т р ь о х в и м і р н і й с и с т е м і к о о р д и н а т п р е д с т а в л е н і на ф і г 2 III Р е є с т р а ц і я т р ь о х ф л у о р е с ц е н т н и х і н д е к с і в л и с т к а з е л е н о г о г о р о х у P i s u m s a t i v u m в з а л е ж н о с т і від водного дефіциту рослини а Р е з у л ь т а т и в и м і р ю в а н н я ф л у о р е с ц е н т н и х і н д е к с і в л и с т к а з е л е н о г о гороху P i s u m s a t i v u m в з а л е ж н о с ті від в о д н о г о д е ф і ц и т у р о с л и н и (табл 5) Таблиця 5 Водний дефіцит (години) t=0 (контроль) Rfd(690) 3,34 2,78 1,57 t=2 t=4 Rfd(740) 2,23 1,77 0,94 Ар 0,267 0,256 0,245 б Обчислення відносних значень флуоресцентних індексів, величини г та напрямку (6і та ві) вектора R що визначаються за формулами (3-5), листка зеленого гороху Pisum sativum в залежності від водного дефіциту рослини у трьохвимірній системі координат (табл 6) Таблиця 6 Водний дефіцит (години) t=0 (контроль) t=2 t=4 Rfd(690),/Rfd(690)c 1 0,83 0,47 в Величина та положення вектора R (листок з е л е н о г о г о р о х у P i s u m s a t i v u m в з а л е ж н о с т і від водного дефіциту рослини) в трьохвимірній системі координат представлені на фіг З IV Реєстрація чотирьох флуоресцентних інде Rfd(740),/Rfd(740)c 1 0,79 0,42 Ар/Аре R e,,° 1 1,73 54,69 0,96 1,49 56,15 0,92 1,12 65,19 Є2,° 45,0 49,15 62,94 ксів, величини г та напрямку (6і та в і) вектора R , листка зеленого гороху Pisum sativum в залежності від водного дефіциту рослини а ВІДНОСНІ значення флуоресцентних індексів, величина вектора г та напрямок (6-і, 62 і 6з), що 61148 визначаються за формулами (6-10), листка зеленого гороху Pisum sativum в залежності від водного 8 дефіциту рослини (табл 7) Таблиця 7 Водний дефіцит (години) f=0 (контроль) f=1,5 f=4 f=24 Rfd(690),/R Rfd(740),/Rf fd(690) c d(740) c F(690)/F(740),/F( 690)/F(740) c 1 1 1 1 0,83 0,57 0 07 0,91 0,64 0,09 0,75 0,63 0,12 1,12 1,33 1,37 r e,,° e2,° Є3,° 2,00 1,82 1,70 1,38 60,00 62,87 70,40 87,09 54,72 59,17 69,14 87,09 45,00 32,61 24,90 4,99 Таким чином, величина та напрямок вектора R суттєво залежить від стану рослини та впливу на неї ЗОВНІШНІХ стресових факторів Поведінку вектора R можна характеризувати за допомогою графіків або таблиць Комп'ютерна верстка О Гапоненко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for analyzing the state of plants in conditions of exposure to external factors

Автори англійською

Posudin Yurii Ivanovych

Назва патенту російською

Способ анализа состояния растений при воздействии внешних факторов

Автори російською

Посудин Юрий Иванович

МПК / Мітки

МПК: G01N 21/64, A01G 7/00

Мітки: стресових, спосіб, аналізу, умовах, рослин

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-61148-sposib-analizu-roslin-u-stresovikh-umovakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб аналізу рослин у стресових умовах</a>

Подібні патенти