Устройство для определения физиологического состояния растений

 

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйства и может быть использовано в селекции для выведения растений с требуемыми качествами и в фотобиологии для изучения трансформации световой энергии в энергию химических связей в фотосинтетической электронно-транспортной цепи. Целью изобретения является повышение точности измерений путем разделения процессов возбуждения и регистрации флуоресценции и послесвечения в период процесса ассимиляции с экспонированной к свету поверхности листа целого растения. Устройство содержит осветитель 1 с системой фокусирующих линз и темновую камеру 14 с диском фосфороскопа , выполненным с отверстиями. При вращении диска луч от осветителя подается на исследуемый объект. Регистрация флуоресценции и послесвечения осуществляется фотоэлектронными умножителями 16 и 17. 5 ил. с S в 9 Л-Н1 fTTTTV со О 00 СП оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 А 01 Ci 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3700660/30-15 (22) 30.11.83 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (71) Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны и Институт биохимии им. А. И. Баха (72) Д. А. Джанумов, Н. В. Карапетян, С. В. Климов и Е. А. Бочаров (53) 633.11:581.1 (088.8) (56) Карапетян Н. В., Климов В. В.

Установка для измерения кинетики индуцированных светом изменений выхода флуоресценции у фотосинтезирующих организмов.

Физиология растений, т. 18, вып. 1, 1971, с. 223 — 228.

„„SU„„1301353 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

РАСТЕНИЙ (57) Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйства и может быть использовано в селекции для выведения растений с требуемыми качествами и в фотобиологии для изучения трансформации световой энергии в энергию химических связей в фотосинтетической электронно-транспортной цепи. Целью изобретения является повышение точности измерений путем разделения процессов возбуждения и регистрации флуоресценции и послесвечения в период процесса ассимиляции с экспонированной к свету поверхности листа целого растения. Устройство содержит осветитель 1 с системой фокусирующих линз и темновую камеру 14 с диском фосфороскопа, выполненным с отверстиями. При вращении диска луч от осветителя подается на исследуемый объект. Регистрация флуоресценции и послесвечения осуществляется фотоэлектронными умножителями 16 и

17. 5 ил.

1301353

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйства и может быть использовано в селекции для выведения растений с требуемыми качествами и в фотобиологии для изучения трансформации световой энергии в энергию химических связей в фотосинтетической электронно-транспортной цепи.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем разделения процессов возбуждения, регистрации флуоресценции и послесвечения в период процесса ассимиляции с экспонированной к свету поверхности листа целого растения.

На фиг. 1 представлено устройство для определения физиологического состояния растений; на фиг. 2 — устройство диска фосфороскопа; на фиг. 3 — схема устройства термостолика; на фиг. 4 — устройство газостатируемой камеры с исследуемым объектом, вид сбоку (а) и спереди (б); на фиг. 5 — показатели интенсивности процессов флуоресценции, послесвечения и ассимиляции СО .

Устройство для определения физиологического состояния растений содержит осветитель 1 (фиг. 1) с системой фокусирующих линз 2 — 5, тепловой фильтр 16, красные светофильтры 7 и 8, отражающие зеркала 9 —.11, сине-зеленый светофильтр 12, световод 13, темновую камеру 14 фосфороскопа, термогазостатируемый столик 15 с объектом, фотоэлектронные умножители 16 и 17, синхронный электродвигатель 18, самопишущие потенциометры 19 и 20, усилители 21 и 22 пб постоянному току и частоте и высоковольтные стабилизаторы 23 и 24 напряжения ФЭУ и систему 25 воздуховодов, мембранную помпу 26, реометр 27, воздушный фильтр 28, компрессор-холодильник

29 газа, инфракрасный газоанализатор 30, самопишущий потенциометр 31.

Свет от осветителя 1 разделяют на два луча, один из которых отражается зеркалом 9, проходит через фокусирующую линзу 5 и светофильтр 12 на входное отверстие 32 диска 33 фосфороскопа. Этот луч модулируется системой отверстий диска 33 фосфороскопа, вращающегося с частотой 2960 Гц, и с помощью световода 13 подается на объект 34.

Второй луч через систему линз 2 — 5 фокусируется на входное отверстие 35 диска 33 фосфороскопа, затем зеркалами 14 и 11 подается на объект 34.

Слабая интенсивность первого луча не генерирует индукцию быстрой флуоресценции и не возбуждает заметного сигнала замедленной флуоресценции. Модулирующие отверстия 32 располагаются на диске так, что свет на об.ьект подается тогда, когда открыто окно 36 фотоумножителя 17 (фиг. 1), регистрирующего быструю флуоресценцию.

Сигнал с фотоумножителя 17 подается на селективный вольтметр, усиливающий сигнал только на частоте модуляции, и через

10 l5

4S

5S усилитель 21 постоянного тока записывается на самопишушем потенциометре 19.

Высоковольтное питание фотоумножителя подается от стабилизаторов 23 и 24, напряжения.

Свет замедленной флуоресценции .(послесвечения) регистрируется при попадании второго луча на фотоумножитель 16, окно перед которым открывается спустя 1,5 мкс после прекращения освещения объекта. Сигнал усиливается усилителем 22 постоянного тока и записывается самописцем 20.

Точность определения физиологического состояния растений существенно повышается посредством того, что термостатирование столика с объектом осуществляли в пределах от -28 до +60 С за счет подачи тока на термосопротивление, вмонтированное в поверхностный слой испарителя холодильника, служащего столиком:

Термостоликом 15 служит медный сердечник 37 трубки испарителя с входным концом 38 для впрыскивания паров фреона после TPB и дросселирования и выходным концом 39, связанным с компрессором холодильного агрегата. На поверхность испарителя наклеено вырезанное из фольги термосопротивление 40, изолированное слюдяными пластинками (не показаны). Далее крепится результирующая медная пластинка

41 с встроенными в нее управляющими 42 и регистрирующими 43 термодатчиками. Точность управления температурой повышена до +0,1 С, а нижний предел достижимых температур до -28 С, что существенно увеличивает разрешающие возможности устройства для определения физиологического состояния растений.

На поверхности термостатируемой металлической пластины закреплена съемная листовая газостатируемая камера 44 (фиг. 4) с объектом 34. Корневая система объекта помещена в бюкс 45 с раствором Кнопа, что позволяет многократно снимать информацию без его поврежления, а затем использовать объект без нарушения его целостности.

Способ определения физиологического состояния растений с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.

Через 20 мин темновой адаптации, «флаг» листа пырея сизого (Agrapyron

ctaucum L) при 18+-0,01 С, погруженного нижним концом в раствор Кнопа, регистрируют одновременно индукционные процессы флуоресценции, послесвечения и ассимиляции С0 с верхней стороны листа площадью не более 4,9 см .

Для исследования физиологических изменений, происходящих при нагревании листа (жароустойчивость растения), регистрируют одновременно индукционные кривые указанных трех процессов при оптимальной напряженности фактора, нас интересующего (при оптимальной температуре 18 С), и при

1301353 экстремальной напряженности фактора (при

35 С). Затем сопоставляют количественные параметры индукционных вспышек, полученные при разной напряженности интересующего нас фактора. В данном случае у пырея сизого наблюдается увеличение параметров при нагревании: так, отношение переменная флуоресценция / постоянная флуоресценция увеличивается на 4%, переменная флуоресценция / ассимиляция СΠ— на

4% послесвечение/ переменная флуоресценция — на 35% и послесвечение/ ассимиляция С02 — на 50%. Это увеличение отношений параметров отражает изменение физиологического состояния растения при нагревании, а увеличение отношения послесвечения / ассимиляция СО может служить показателем жароустойчивости.

Эти соотношения определяют в соответствии с фиг. 5, где индукционную кривую ассимиляции СО можно охарактеризовать интенсивностью, т. е. временем до выхода на стационарный уровень, кривую послесвечения — интенсивностью в момент достижения первого максимума, интенсивностью в момент достижения второго максимума и крив ивую флуоресценции — интенсивностью в момент достижения максимума.

Аналогичным образом производится диагностика устойчивости к другим неблагоприятным факторам среды и болезням, биологической продуктивности и т. д.

Таким образом, использование устройства позволяет повысить точность и достоверно ость определения физиологического состояния растений.

Формула изобретения

Устройство для определения физиологического состояния растений, содержащее темновую камеру фосфороскопа с диском, с оптической системой для возбуждения постоянной и переменной составляющих флуоресценции, регистраторы флуоресценции и послесвечения и термостолик, отли1О чающее ющееся тем что с целью повышения

> точности измерения путем разделения процессов возбуждения и регистрации флуоресценции и послесвечения в период процесса ассимиляции с экспонированной к свету поверхности листа целого растения, находя15 щегося в контролируемых условиях, оно снабжено газостатируемой камерой, внутри которой установлен термостолик, а диск фосфороскопа выполнен с отверстиями, расположенными по окружностям с разными радиусами, при этом отверстия, расположенные на окружности с большим радиусом совмещены с излучателями для возбужде ения постоянной составляющей флуоресценции, отверстия, расположенные на окружности с наименьшим радиусом — с излуча чателем для возбуждения переменной составляющей флуоресценции, а отверстия, расположенные на окружности со средним радиусом — с регистраторами флуоресценции и послесвечения соответственно, причем диск разбит на сектора, каждый из которых име30 ет по меньшей мере одно из отверстий, расположенных на одинаковом радиусе.

1301353

o zq p

5 О Ce

Hueymbi

Составитель А. Паньков

Редактор П. Герсши Техред И. Верее Корректор A. Зимокосов

Заказ 920/2 Тираж 630 Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушская наб., д. 4/5

11роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4