У дрібноділянковому досліді вивчали вплив стимулятора росту квантум сіамін на вміст фотосинтетичних пігментів, основних структурних і захисних низькомолекулярних протеїнів фотосинтетичного апарату, показники квантової ефективності, транспорту електронів та зернову продуктивність двох сучасних сортів озимої пшениці — Подільська нива й Порадниця. Встановлено, що дворазова обробка дослідних рослин озимої пшениці стимулятором росту у фази виходу в трубку та початку колосіння сприяла збільшенню в листках загального вмісту хлорофілу й основних структурних протеїнів фотосистем хлоропластів. Внаслідок цього змінювалось співвідношення протеїнів СЗК II, СР 43, СР 47, D1-D2, а, відповідно, і співвідношення хлорофілів а/b. Виявлено, що показники квантової ефективності ФС II, RFd та співвідношення Qb-невідновлювальних та Qb-відновлювальних центрів ФСII у темноадаптованому стані майже не змінювалися за обробки стимулятором росту. У світлоадаптованому стані листків спостерігалось незначне збільшення квантового виходу ФС II та значніше посилення інтенсивності лінійного транспорту електронів. Обробка стимулятором росту спричинювала збільшення вмісту захисних низькомолекулярних протеїнів у хлоропластах, однак не виявлено підвищення стійкості фотосинтетичного апарату до короткочасного високотемпературного стресу. Показано, що потужніший розвиток фотосинтетичного апарату у фазу колосіння за обробки стимулятором росту сприяв збільшенню кількості насінин у колосі, маси 1000 зерен та, відповідно, загальної продуктивності рослин обох сортів озимої пшениці.
Ключові слова: Triticum aestivum L. (озима пшениця), стимулятор росту, фотосинтетичний апарат, хлорофіл, структурні протеїни, низькомолекулярні захисні протеїни, індукція флуоресценції хлорофілу, зернова продуктивність
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Morgun, V.V. & Pryadkina, G.A. (2014). The efficiency of photosynthesis and the prospects for increasing the productivity of winter wheat. Fiziol. rast. genet., 46, No. 4, pp. 279-301.
2. Crist, E., Mora, C. & Engelman, R. (2017). The interaction of human population, food production and biodiversity protection. Science, No. 356, pp. 260-264. https://doi.org/ 10.1126/science.aal2011
3. FAO. How to feed the world in 2050. http://www.fao.org/
4. Stewart, B.A. & Lal, R. (2018). Increasing world average yields of cereal crops: it's all about water. In Advances in Agronomy (Vol. 151) (Sparks, D.L., ed.), pp. 1-44. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2018.05.001
5. Evans, J.R. & Lawson, T. (2020). From green to gold: agricultural revolution for food security. J. Exp. Bot., 71, No. 7, pp. 2211-2215. https://doi.org/10.1093/jxb/eraa110
6. Elbehri, A., Challinor, A., Verchot, L., Angelsen, A., Hess, T., Ouled Belgacem, A., Clark, H., Badraoui, M., Cowie, A., De Silva, S., Erickson, J., Joar Hegland, S., Iglesias, A., Inouye, D., Jarvis, A., Mansur, E., Mirzabaev, A., Montanarella, L., Murdiyarso, D., Notenbaert, A., Obersteiner, M., Paustian, K., Pennock, D., Reisinger, A. Soto, D., Soussana, J.-F., Thomas, R., Vargas, R., Van Wijk, M. & Walker, R. (2017). FAO-IPCC expert meeting in climate change, land use and food security: final meeting report. January 23-25, 2017. FAO HQ Rome. FAO and IPCC.
7. Kedruk, A.S., Kirizy, D.A., Sokolovska-Sergiienko, O.H. & Stasik, O.O. (2021). Response of the photosynthetic apparatus of winter wheat varieties to the combined action of drought and high temperature. Fiziol. rast. genet., No. 5, pp. 387-405 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2021.05.387
8. Hochman, Z., Gobbett, D.L. & Horan, H. (2017). Climate trends account for stalled wheat yields in Australia since 1990. Global Change Biol., No. 23, pp. 2071-2081. https://doi.org/10.1111/gcb.13604
9. Ray, D.K., Ramankutty, N., Mueller, N.D., West, P.C. & Foley, J.A. (2012). Recent patterns of crop yield growth and stagnation. Nat. Comm., No. 1293. https://doi.org/ 10.1038/ncomms2296
10. Rogach, V.V., Kuryata, V.G., Stasik, О.О., Kiriziy, D.A. & Rogach, T.I. (2025). Use of growth stimulators for regulation of morphogenesis, optimization of trophic supply and increasing the productivity of cultivated plants. Fiziol. rast. genet., 57, No. 3, pp. 223-257 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2025.03.223
11. Verma, S., Upadhyay, A., Kumari, M., Kumar, A., Kumar, A., Kumar, S. & Sunny Tandle, S.S. (2024). Role of plant growth regulators in improving vegetable crop productivity: A review. J. Sci. Res. Rep., 30, No. 12, рр. 681-697. https://doi.org/ 10.9734/jsrr/2024/v30i122712
12. Shamsi, I.H., Sagonda, T., Zhang, X., Zvobgo, G. & Joan, H.I. (2019). The role of growth regulators in senescence. Senesc. Sign. Contr. Plan. Elsevier, pp. 99-110. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813187-9.00006-8
13. Pramanik, K. & Mohapatra, P. (2017). Role of auxin on growth, yield and quality of tomato — A review. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci., 6, No. 11, pp. 1624-1636. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.611.195
14. Kuriata, V.H. (1999). Physiological and biochemical mechanisms of action of retardants and ethylene producers on berry plants (Unpublished Doctoral thesis). Institute of Plant Physiology and Genetics, Kyiv, Ukraine. [in Ukrainian].
15. Kirizy, D.A, Stasik, О.О., Pryadkina, G.O. & Shadchina, Т.М. (2014). Assimilation of CO2 and mechanisms of its regulation. Photosynthesis. V 2. Кyiv: Logos.
16. Nelson, N. & Yocum, C.F. (2006). Structure and function of Photosystems I and II. Ann. Rev. Plant Biol., No. 57, pp. 521-565. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant. 57.032905.105350
17. Murata, N., Takahashi, S., Nishiyama, Y. & Allakhverdiev S.I. (2007). Photoinhibition of photosystem II under environmental stress. Biochem. Biophys. Acta, No. 6, pp. 414-421. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2006.11.019
18. Enami, I., Kitamura, M., Tomo, T., Isokawa, Y., Ohta, H. & Katoh, S. (1994). Is the primary cause of thermal inactivation of oxygen evolution in spinach PS II membranes release of the extrinsic 33 kDa protein or of Mn? Biochem. Biophys. Acta, No. 1186, pp. 52-58. https://doi.org/10.1016/0005-2728(94)90134-1
19. Sairam, R.K., Svastava, G.C. & Saxena, D.G. (2000). Increased antioxidant activity under elevated temperatures; A mechanism of heat stress tolerance in wheat genotypes. Biol. Plant., No. 2, pp. 245-251. https://doi.org/10.1023/A:1002756311146
20. Staehelin, L.A. (2003). Chloroplast structure: from chlorophyll granules to supramolecular artchitecture of thylakoid membranes. Photosinth. Res., No. 76, pp. 185-196. https://doi.org/10.1023/A:1024994525586
21. Furbank, R.T., Sharwood, R., Estavillo, G.M., Silva-Perez, V. & Condon, A.G. (2020). Photons to food: genetic improvement of cereal crop photosynthesis. J. Exp. Bot., 71, No. 7, pp. 2226-2238. https://doi.org/10.1093/jxb/eraa077
22. Zhu, X.-G. (2010). Improving photosynthetic efficiency for greater yield. Annu. Rev. Plant. Biol., No. 61, pp. 235-261. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042809-112206
23. Pryadkina, G.O. & Makharynska, N.M. (2021). Assimilation apparatus of different leaves tiers in winter wheat varieties under adverse environmental conditiones. Fiziol. rast. genet., No. 1, pp. 74-86 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2021.01.074
24. Pryadkina, G.O., Makharynska, N.M. & Sokolovska-Sergiienko O.G. (2021). Influence of drought on photosynthetic traits of wheat plants. Fiziol. rast. genet., No. 6, pp. 463-483 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2022.06.463
25. Bondarenko, O.Yu. & Shevchenko, V.V. (2023). Participation of plastid terminal oxidase in the regulation of plant photosynthesis processes. Fiziol. rast. genet., 55, No. 3, pp. 187-208 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2023.03.187
26. Xiong, L., Schumaker, K.S. & Zhu, J.-K. (2002). Cell signaling during cold, drought and salt stress. Plant Cell, 14, pp. 165-183. https://doi.org/10.1105/tpc.000596
27. Satoh, H., Uchida, A., Nakayama, K. & Okada, M. (2001). Water-Soluble Chlorophyll Protein in Brassicaceae Plants is a Stress-Induced Chlorophyll-Binding Protein. Plant Cell Physiol., 42, pp. 906-911. https://doi.org/10.1093/pcp/pce117
28. Shevchenko, V.V. & Bondarenko, O.Yu. (2021). Changes in the state of the photosynthetic apparatus of plants under the action of abiotic factors. Kyiv: Interservice. 188 p.
29. Singh, S. & Prasad, S.M. (2014). Growth, photosynthesis and oxidative responses of Solanum melongena L. seedlings to cadmium stress: Mechanism of toxicity amelioration by kinetin. Sci. Hortic., 176, pp. 1-10. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.06.022
30. Ahanger, M.A., Alyemeni, M.N., Wijaya, L., Alamri, S.A., Alam, P., Ashraf, M. & Ahmad, P. (2018). Potential of exogenously sourced kinetin in protecting Solanum lycopersicum from NaCl-induced oxidative stress through up-regulation of the antioxidant system, ascorbate-glutathione cycle and glyoxalase system. PLОS One, 13, No. 9, e0202175. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202175
31. Lichtenthaler, H.K., Buschmann, C. & Knapp, M. (2005). How to correctly determine the different chlorophyll fluorescence parameters and the chlorophyll fluorescence decrease ratio RFd of leaves with the RAM fluorometer. Photosynthetica, No. 3, pp. 379-393. https://doi.org/10.1007/s11099-005-0062-6
32. Wellburn, A.R. (1994). The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total Carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. J. Plant Physiol., No. 144, pp. 307-313. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(11)81192-2
33. Dekker, J.P. & Boekema, E.J. (2005). Supramolecular organization of thylakoid membrane proteins in green plants. Biochim. Biophys. Acta, 1706, pp. 12-39. https://doi.org/ 10.1016/j.bbabio.2004.09.009
34. Sokolovska-Sergiienko, O.H., Kedruk, A.S., Makharynska, N.M., Priadkina, G.O. & Stasik, O.O. (2023). Effects of complex microfertilizers-biostimulants on photosynthetic apparatus and productivity of winter wheat. Fiziol. rast. genet., 55, No. 4, pp. 326-343 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2023.04.326
35. Shevchenko, V.V. & Bondarenko, O.Y. (2024). The reaction of the photosynthetic apparatus of different resistance modern varieties of winter wheat to the effect of moderate drought. Scientific Collection «InterConf+», No. 48, 213, pp. 182-193. https://doi.org/ 10.51582/interconf.19-20.08.2024.017
36. Pryadkina, G.A., Schwartau, V.V. & Mihalskaya, L.N. (2011). The capacity of photosynthetical apparatus, grain productivity and it quality of intensive varieties of winter wheat at different levels of mineral nutrition Physiol. biocem. cult. Plants, 43, No. 2, pp. 158-163 [in Ukrainian].
37. Taran, N.Yu., Storozhenko, V.O., Batsmanova, L.M., Okanenko, O.A., Serga, O.I. & Makarenko, V.I. (2014). Photosynthetic apparatus power development and yield of winter wheat plants under the effect of benzylaminopurine and hydrogen peroxide Fiziol. rast. genet., 46, No. 5, pp. 413-419 [in Ukrainian].
38. Stasik, O.O., Kiriziy, D.A. & Priadkina, G.O. (2021). Photosynthesis and productiviy: main scientific achievements and innovative developments. Fiziol. rast. genet., 53, No. 2, pp. 160-184 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2021.02.160