Изменение флуоресценции хлорофилла земляники садовой при воздействии гриба Ramularia tulasnei Sacc

Обоснована актуальность ранней неинвазивной диагностики грибных болезней земляники садовой. Проведен сравнительный анализ основных используемых методов ранней диагностики культурных растений. Для исследований использовали живые листья растений земляники садовой сортов Симфония и Элиани, выращенных в естественных условиях на биополигоне в горшочках. Состав почвы – выщелоченный чернозём, с добавлением торфа и комплекса удобрений (суперфосфат и калийная соль). Изучены информативные параметры флуоресценции хлорофилла растительных тканей листьев земляники, связанных с воздействием биострессора (гриба Ramularia tulasnei Sacc – возбудителя белой пятнистости). Измерения параметров флуоресценции хлорофилла листьев земляники садовой проводили флуориметром Dual-PAM100 по разработанной методике исследований. Управление режимами флуориметра осуществлялось при помощи компьютера с операционной системой Windows по специальной программе. В результате экспериментальных исследований выявлено, что для двух сортов земляники Симфония и Элиани гриб Ramularia tulasnei Sacc вызывает наиболее различимые и стабильные изменения параметров флуоресценции хлорофилла растительных тканей листьев: квантовый выход фотохимического превращения световой энергии, минимальная флуоресценция хлорофилла a в адаптированных к свету объектах и квантовый выход нерегулируемой диссипации энергии. При поражении этим биострессором двух сортов земляники – Симфония и Элиани у параметра – квантовый выход нерегулируемой диссипации энергии – проявляются наиболее идентичные свойства по характеру его зависимости и текущим значениям. Возможно достоверное раннее неинвазивное обнаружение грибных болезней земляники садовой по уровню квантового выхода нерегулируемой диссипации энергии

земляника садовая, гриб Ramularia tulasnei Sacc, хлорофилл, флуоресценция, квантовый выход нерегулируемой диссипации энергии

1. Anand M. A Systems Approach to Agricultural Biosecurity // Health Security. Vol. 16. N 1. 2018. Р. 1-11. DOI: 10.1089/hs.2017.0035.

2. Алейников А.Ф. Метод неинвазивного определения грибных болезней садовой земляники садовой // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2018. Том 48. № 3. С. 71–83. DOI: 10.26898/0370-8799-2018-3-10.

3. Трейвас Л.Ю., Каштанова О.Ф. Болезни и вредители плодовых растений: Атлас-определитель. изд. 3-е, исп. и доп.: монография. М.: ООО «Фитон XXI», 2016. 352 с.

4. Na Y.W., Ho J., Lee S.Y., Choi H.G., Kim S.H., Rho I.R. Chlorophyll fluorescence as a diagnostic tool for a biotic stress tolerance in wild and cultivated strawberry species // Horticulture Environment Biotechnology. 2014. Issue 55(4). P. 280–286. DOI: 10.1007/s13580014-0006-9.

5. Hammond-Kosack K.E. Biotechnology: Plant Protection // Encyclopedia of Agriculture and Food Systems. 2014. Vol. 2. P. 134-152. DOI: 10.1016/B978-0-444-52512-3.00248-5.

6. Lacasta J., Lopez-Pellicer F.J., EspejoGarcнa B., Nogueras-Iso J., Zarazaga-Soria F.J. Agricultural recommendation system for crop protection // Computers and Electronics in Agriculture. 2018. Vol. 152. P. 82–89. DOI: 10.1016/j.compag.2018.06.049

7. Ray M., Ray A., Dash S., Mishr A., Achary K.G., Nayak S., Singh S. Fungal disease detection in plants: Traditional assays, novel diagnostic techniques and biosensors // Biosensors and Bioelectronics. 2017. Vol. 87. P. 708–723. DOI: 10.1016/j.bios.2016.09.032

8. Шорников Д., Горелов П. Современные молекулярные методы диагностики болезней плодовых культур // Аналитика. 2015. № 4. С. 64–71.

9. Федоренко В.Ф., Мишуров Н.П., Неменущая Л.А. Перспективные технологии диагностики патогенов сельскохозяйственных растений: науч. аналит. обзор: монография. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. 68 с.

10. Chen Ch., Gong N., Qu F., Gao Y., Fang W., Sun Ch., Men Z. Effects of carotenoids on the absorption and fluorescence spectral properties and fluorescence quenching of Chlorophyll a // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2018. Vol. 204. P. 440–445. DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2018.06.061.

11. Zhou Ch., Le J., Hua D., He T., Mao J. Imaging analysis of chlorophyll fluorescence induction for monitoring plant water and nitrogen treatments // Measurement. 2019. Vol. 136. P. 478486. DOI: 10.1016/j.measurement.2018.12.088.

12. Banks J.M. Chlorophyll fluorescence as a tool to identify drought stress in Acer genotypes // Environmental and Experimental Botany. 2018. Vol. 155. P. 118–127. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2018.06.022.

13. Zhang Yu., Li G. Effects of cesium accumulation on chlorophyll content and fluorescence of Brassica juncea L. // Journal of Environmental Radioactivity. 2018. Vol. 195. P. 26–32. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2018.09.017.

14. Baker N.R., Rosenqvist E. Applications of chlorophyllfluorescence can improve crop production strategies: An examinationof future possibilities // Journal of Experimental Botany. 2004. Issue 55. P. 1607–1621. DOI: 10.1093/jxb/erh196.

15. Dong Z., Men Yu., Li Z., Zou Qiu, Ji J. Chlorophyll fluorescence imaging as a tool for analyzing the effects of chilling injury on tomato seedlings // Scientia Horticulturae. 2019. Vol. 246. P. 490–497. DOI: 10.1016/j.scienta.2018.11.019.

16. Li Y., Song H., Zhou L., Xu Z., Zhou G. Tracking chlorophyll fluorescence as an indicator of drought and rewatering across the entire leaf lifespan in a maize field // Agricultural Water Management. 2019. Vol. 211. P. 190–201. DOI: 10.1016/j.scienta.2019.02.056

17. Sayed O.H. Chlorophyll fluorescence as a tool in cereal crop research // Photosynthetica. 2003. Issue 41. P. 321–330. DOI: 10.1023/b:phot.0000015454.36367.e2

18. Xiong-Bo L., Dan-Ying L., Qian-Qian W., Wei Y., Teng L., Zhi-Gang Y., Jun-Le Q. Recent progress of fluorescence lifetime imaging microscopy technology and its application // Acta Physica Sinica. 2018. Vol. 67 (17), P. 178701. DOI: 10.7498/aps.67.20180320.

19. Atta B.M., Saleem M., Ali H., Arshad H.M.I., Ahmed M. Chlorophyll as a biomarker for early disease diagnosis // Laser Physics. 2018. Vol. 28 (6), P. 065607. DOI: 10.1088/15556611/aab94f.

20. Tischler Y.K., Thiessen E., Hartung E. Early optical detection of infection with brown rust in winter wheat by chlorophyll fluorescence excitation spectra // Computers and Electronics in Agriculture. 2018. Vol. 146. Р. 77–85. DOI: 10.1016/j.compag.2018.01.026.

21. Гольцев В.Н., Каладжи Х.М., Паунов М., Баба В., Хорачек Т., Мойски Я., Коцел Х., Аллахвердиев С.И. Использование переменной флуоресценции хлорофилла для оценки физиологического состояния фотосинтетического аппарата растений // Физиология растений. 2016. Том 63. № 6. С. 881–907.

22. Dixon R.A. The phytoalexin response elicitation, signaling and control of hostgene-expression // Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society. 1986. Vol. 61 (3). P. 239–291.

23. Cerovic Z.G., Ounis A., Cartelat A., Latouche G., Goulas Y., Meyer S. The use of chlorophyll fluorescence excitation spectra for the non-destructive in situ assessment of UV-absorbing compounds in leaves // Plant, Cell Environ. 2002. Vol. 25 (12). Р. 1663–1676. DOI: 10.1046/j.1365-3040.2002.00942.x

24. Anguelova V.S., van der Westhuizen A.J., Pretorius Z.A. Intercellular proteins and beta-1,3glucanase activity associated with leaf rust resistance in wheat // Physiol. Plant. 1999. Vol. 106 (4). Р. 393–401. DOI: 10.1034/j.13993054.1999.106406.x

25. Dhingra G., Kumar V., Joshi H.D. Study of digital image processing techniques for leaf disease detection and classification // Multimedia Tools and Applications. 2018. Vol. 77 (15). P. 19951– 20000. DOI: 10.1007/s11042-017-5445-8