Устройство для определения физиологического состояния растений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19 01 б 7/00 САНИЕ ТЕНИ В 2, 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Зональный научно-исследовательскийинститут сельского хозяйства центральныхрайонов Нечерноземной зоны и Институт биохимии им. А. И. Баха172) Д. А. Джанумов, Н, В. Карапетян,С. В. Климов и Е. А. Бочаров(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 - 228.1301353(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.1Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйства и может бытьиспользовано 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 процессоввозбуждения, регистрации флуоресценции ипослесвечения в период процесса ассимиляции с экспонированной к свету поверхности листа целого растения.На фиг. 1 представлено устройство дляопределения физиологического состояниярастений; на фиг. 2 - устройство дискафосфороскопа; 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 2.Устройство для определения физиологического состояния растений содержит осветитель 1 (фиг. 1) с системой фокусирующихлинз 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, самопишущиепотенциометры 19 и 20, усилители 21 и 22по 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-холодильник29 газа, инфракрасный газоанализатор 30,самопишущий потенциометр 31.Свет от осветителя 1 разделяют на двалуча, один из которых отражается зеркалом 9, проходит через фокусирующуюлинзу 5 и светофильтр 12 на входноеотверстие 32 диска 33 фосфороскопа. Этотлуч модулируется системой отверстий диска 33 фосфороскопа, вращающегося с частотой 2960 Гц, и с помощью световода 13подается на объект 34.Второй луч через систему линз 2 - 5фокусируется на входное отверстие 35 диска 33 фосфороскопа, затем зеркалами 14 и 11подается на объект 34,Слабая интенсивность первого луча негенерирует индукцию быстрой флуоресценции и не возбуждает заметного сигналазамедленной флуоресценции. Модулирующиеотверстия 32 располагаются на диске так,что свет на об ьект подается тогда, когдаоткрыто окно 36 фотоумножителя 17 (фиг. 1),регистрирующего быструю флуоресценцию.Сигнал с фотоумножителя 17 подается населективный вольтметр, усиливающий сигналтолько на частоте модуляции, и через 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 усилитель 21 постоянного тока записывается на самопишушем потенциометре 19.Высоковольтное питание фотоумножителяподается 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 мкспосле прекращения освещения объекта. Сигнал усиливается усилителем 22 постоянноготока и записывается самописцем 20,Точность определения физиологическогосостояния растений существенно повышаетсяпосредством того, что термостатированиестолика с объектом осуществляли в пределах от -28 до +60 С за счет подачитока на термосопротивление, вмонтированное в поверхностный слой испарителя холодильника, служащего столиком;Термостоликом 15 служит медный сердечник 37 трубки испарителя с входнымконцом 38 для впрыскивания паров фреонапосле ТРВ и дросселирования и выходнымконцом 39, связанным с компрессоромхолодильного агрегата. На поверхность испарителя наклеено вырезанное из фольгитермосопротивление 40, изолированное слюдяными пластинками (не показаны). Далеекрепится результирующая медная пластинка41 с встроенными в нее управляющими 42и регистрирующими 43 термодатчиками. Точность управления температурой повышенадо +.0,1 С, а нижний предел достижимых температур до -28 С, что сушественно увеличивает разрешающие возможности устройства для определения физиологического состояния растений,На поверхности термостатируемой металлической пластины закреплена съемная листовая газостатируемая камера 44 (фиг. 4) собъектом 34. Корневая система объектапомещена в бюкс 45 с раствором Кнопа,что позволяет многократно снимать информацию без его поврежления, а затем использовать объект без нарушения его целостности.Способ определения физиологическогосостояния растений с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.Через 20 мин темновой адаптации,флаг листа пырея сизого (Адгаругопс 1 аисит Е) при 18.+0,01 С, погруженногонижним концом в раствор Кнопа, регистрируют одновременно индукционные процессы флуоресценции, послесвечения и ассимиляции СО 2 с верхней стороны листа площадью не более 4,9 см.Для исследования физиологических изменений, происходящих при нагревании листа(жароустойчивость растения), регистрируютодновременно индукционные кривые указанных трех процессов при оптимальной напряженности фактора, нас интересуюшегоэкстремальной 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 Я, переменная флуоресценция / ассимиляция СОг - на 4 Я, послесвечение/ переменная флуоресценция - на 35 О и послесвечение/ ассимиляция СОг - на 50 Я. Это увеличение отношений параметров отражает изменение физиологического состояния растения при нагревании, а увеличение отношения послесвечения / ассимиляция СОг может служить показателем жароустойчивости.Эти соотношения определяют в соответствии с фиг. 5, где индукционную кривую ассимиляции СОг 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 крививую 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 достоверноость определения физиологического состояния растений.формула изобретенияУстройство 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, отли чающее ющееся тем чтос 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, находя 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 возбуждеения 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 име ет по меньшей мере одно из отверстий,расположенных на одинаковом радиусе,,Ча ьулы ньк едактор П. Герсшиаказ 92012НИИПИ Государственного ко113035, Москва,11 роизводственно-полиграфиче по деламшская натие, г. Уж ь О 5 фСоставитель Техред И. Вер 1 н раж 630итета СССР Ж 35, Рау кое предпрня Корректор А. ЗимокосоПодписноеобретений и открытийд. 4/5ород, ул. Проектная, 4