×
13.01.2017
217.015.6bc5

ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области экспериментальной биологии, растениеводству, сельскому и лесному хозяйствам. Способ включает измерение оптических параметров хлорофиллсодержащих тканей. При этом регистрируют динамику светорассеяния фотосинтезирующей растительной ткани в процессе засветки монохроматическим оптическим излучением синей области спектра (в зоне первого максимума поглощения хлорофилла 460-480 нм) плотностью мощности 150-800 Вт/м в течение 20-40 секунд. Затем активируют монохроматическое зондирующее излучение красной области спектра (в зоне второго максимума поглощения хлорофилла 650-660 нм) плотностью мощности 2500-6000 Вт/м. В течение последующих 30-120 секунд продолжают регистрировать динамику светорассеяния того же самого участка ткани. О фотосинтетической активности и устойчивости к фотодеструкции судят по величине и знаку показателей α и β, которые рассчитываются по формулам: и где |α| - скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение засветки оптическим излучением синей области спектра; I - средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением синей области спектра; |β| - скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение засветки оптическим излучением красной области спектра; I - средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением красной области спектра; t - текущее время. Чем выше значение модулей данных показателей при отрицательном знаке, тем выше фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции, и чем выше значение модулей показателей α и β при положительном знаке, тем слабее фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции. Способ позволяет снизить трудоемкость определения функционального состояния растений и повысить ее эффективность посредством количественной оценки фотосинтетической активности и устойчивости к фотодеструкции хлорофиллсодержащих тканей за один измерительный цикл. 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к экспериментальной биологии, растениеводству, сельскому и лесному хозяйству и может быть использовано для оценки функционального состояния растений и плодов, в том числе при оптимизации агротехнических условий выращивания, хранения, а также для выявления степени устойчивости растений к различным неблагоприятным факторам среды.

Известны оптические способы оценки функционального состояния растений и плодов, основанные на регистрации спектров поглощения или коэффициентов отражения/пропускания на определенных длинах волн или параметров флуоресценции хлорофиллсодержащих тканей [1-4]. О функциональном состоянии судят по различиям оптических параметров, полученных при измерениях опытных и контрольных растений. Наиболее точное определение функционального состояния хлорофиллсодержащих тканей основано на комплексной информации о фотосинтетической активности и об устойчивости к фотодеструкции, но ни один из известных оптических методов и реализующих их устройств не позволяет проводить такие оценки за один измерительный цикл. Для этого приходится привлекать два различных методологических подхода с различной технической базой и алгоритмами обработки данных, что существенно увеличивает трудоемкость и стоимость измерений. Точность получаемых оценок вследствие того, что измерения проводятся с разрывом во времени, также снижается.

Цель изобретения - снижение трудоемкости определения функционального состояния растений и повышение ее эффективности посредством количественной оценки фотосинтетической активности и устойчивости к фотодеструкции хлорофиллсодержащих тканей за один измерительный цикл.

Способ осуществляется следующим образом. Регистрируют динамику светорассеяния небольшого участка хлорофиллсодержащей растительной ткани (листья, побеги, покровные ткани фруктов и овощей) в процессе первой засветки монохроматическим оптическим излучением синей области спектра (в зоне первого максимума поглощения хлорофилла 460…480 нм) плотностью мощности 150…800 Вт/м2 в течение 20…40 секунд, затем активируют монохроматическое зондирующее излучение красной области спектра (в зоне второго максимума поглощения хлорофилла 650…660 нм) плотностью мощности 2500…6000 Вт/м2 и в течение последующих 30-120 секунд продолжают регистрировать динамику светорассеяния того же самого участка ткани в процессе засветки красным излучателем. При этом спектральная чувствительность фотоприемного устройства, предназначенного для регистрации интенсивности светорассеяния, должна быть в несколько раз выше (в 2 и более) в диапазоне длин волн 650…740 нм, по отношению к спектральной чувствительности в диапазоне длин волн 460-480 нм.

О фотосинтетической активности судят по скорости изменения интенсивности светорассеяния в течение первых 20…40 секунд засветки оптическим излучением синей области спектра, а об устойчивости к фотодеструкции - по скорости изменения интенсивности светорассеяния в процессе засветки оптическим излучением красной области спектра. Количественно фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции определяются показателями α и β соответственно, которые рассчитываются по формулам:

где |α| - скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение всего времени засветки оптическим излучением синей области спектра; I01 - средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением синей области спектра; |β| - скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение второй фазы засветки оптическим излучением красной области спектра; I02 - средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением красной области спектра; t - текущее время.

При этом о фотосинтетической активности и устойчивости к фотодеструкции судят по величине и знаку показателей α и β соответственно. Чем выше значение модулей данных показателей при отрицательном знаке, тем выше фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции. Чем выше значение модулей показателей α и β при положительном знаке, тем слабее фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции.

Пример. Для измерений использовали листья смородины черной, со средним, высоким и низким уровнем функционального состояния фотосинтетического аппарата. Для этого были проведены с помощью хлорофилл-флуориметра измерения потенциального квантового выхода Y фотосистемы 2, величина которого прямо пропорциональна активности фотосинтеза. Листья разделяли на три группы: с высоким (Y≥0,65 отн. ед.), средним (Y≈0,35…0,45 отн. ед.) и низким функциональным состоянием фотосинтетического аппарата (Y≤0,30 отн. ед.). После темновой адаптации в течение 30 минут небольшой участок листа площадью 2 мм2 подвергали засветке оптическим излучением с длиной волны 475 нм и плотностью мощности 600 Вт/м2. Длительность засветки продолжалась 30 секунд, по окончании которой включался источник красного излучения (655 нм) с плотностью мощности 4200 Вт/м2, экспонирующий ту же самую зону листа в течение последующих 120 секунд. Фиксировали динамику изменения интенсивности светорассеяния в процессе засветки синим и затем красным светом и определяли параметры α и β по формуле 1. Для удобства рассмотрения, графики представлены в относительных единицах, приведенных к 100% относительно начальных значений, полученных в течение первых 1-2 секунд засветки синим светом. Типичные качественные кривые (фиг. 1) имеют следующие особенности реакции ФСА на засветку в зависимости от функционального состояния:

- в варианте с высоким функциональным состоянием ФСА (верхний график фиг. 1 «Высокое ФС») динамика интенсивности светорассеяния в первые секунды засветки синим светом в основном обусловлена медленной индукцией флуоресценции хлорофилла (МИФХ); после включения красного света большей интенсивности этот процесс возобновляется до выхода на плато. Через весьма продолжительное время (от единиц до десятков минут в зависимости от вида растения и мощности зондирующего потока) можно наблюдать очень слабый подъем;

- в варианте со средним функциональным состоянием ФСА (средний график фиг. 1 «Среднее ФС») амплитуда и скорость МИФХ значительно меньше; после включения красного излучателя сигнал изменяет свою интенсивность, но без возобновления перепада (или второй перепад очень слабый), и затем начинается подъем светорассеяния, обусловленный процессами фотодеструкции хлорофилла. При этом крутизна подъема интенсивности больше, чем у верхнего графика;

- в варианте с низким функциональным состоянием ФСА (нижний график фиг. 1 «Низкое ФС») амплитуда и скорость МИФХ еще меньше, а после включения красного источника процессы фотодеструкции начинаются почти мгновенно и с высокой скоростью фотовыцветания хлорофилла.

Эти закономерности характерны для всех хлорофиллсодержащих тканей, с вариациями по амплитуде и скорости изменения кривых в зависимости от генотипических и фенотипических особенностей.

По результатам измерений (таблица 1) следует важный вывод о независимости регистрируемых параметров от оптической плотности листа, а соответственно, и от формы представления данных. Следовательно, существенно упрощается процесс сравнительной оценки параметров листьев растений и других хлорофиллсодержащих органов различной толщины, формы и пигментного состава.

Регистрируемые параметры α и β зависят только от функционального состояния ФСА, причем по сравнению с известными методами оценки функционального состояния по потенциальному квантовому выходу Y фотосистемы 2 предлагаемые параметры имеют существенно больший динамический диапазон варьирования, что позволяет давать более точную оценку функционального состояния растений.

Таким образом, предлагаемый метод позволяет в рамках единой оптической схемы, за один цикл измерений в течение нескольких минут количественно оценивать уровень фотосинтетической активности и устойчивости к фотодеструкции любых тканей растений, содержащих хлорофилл. На аналогичные оценки с помощью типовых методик и оборудования затрачивается несколько часов.

Литература

1. Веселовский В.А., Веселова Т.В. Люминесценция растений. Теоретические и практические аспекты. - М.: Наука, 1990. - 200 с.

2. Лепедуш X., Вильевач М, Цезар В., Любешич Н. Оценка функционального состояния фотосинтетического аппарата у хвои ели с признаками хлороза на слабом и сильном свету по изменению флуоресценции хлорофилла in vivo // Физиология растений. - 2005. - Т. 52, №2. - С. 191-197.

3. Мерзляк, М.Н. Гительсон А.А., Чивкунова О.Б., Соловченко А.Е., Погосян С.И. Использование спектроскопии отражения в анализе пигментов высших растений // Физиология растений. - 2003. - Т. 50, №5. - С. 785-792.

4. Kumar S.P. Photoinhibition of photosynthesis and mechanism of protection against photodamage in crop plant // Everyman′s Sci. - 2002. - V. 36, №4. - C. 237-252.

Оптический способ оценки функционального состояния растений, включающий измерение оптических параметров хлорофиллсодержащих тканей, отличающийся тем, что регистрируют динамику светорассеяния фотосинтезирующей растительной ткани в процессе засветки монохроматическим оптическим излучением синей области спектра (в зоне первого максимума поглощения хлорофилла 460-480 нм) плотностью мощности 150-800 Вт/м в течение 20-40 секунд, затем активируют монохроматическое зондирующее излучение красной области спектра (в зоне второго максимума поглощения хлорофилла 650-660 нм) плотностью мощности 2500-6000 Вт/м и в течение последующих 30-120 секунд продолжают регистрировать динамику светорассеяния того же самого участка ткани; о фотосинтетической активности и устойчивости к фотодеструкции судят по величине и знаку показателей α и β, которые рассчитываются по формулам: и где |α| - скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение засветки оптическим излучением синей области спектра; I - средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением синей области спектра; |β| - скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение засветки оптическим излучением красной области спектра; I - средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением красной области спектра; t - текущее время; при этом чем выше значение модулей данных показателей при отрицательном знаке, тем выше фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции, и чем выше значение модулей показателей α и β при положительном знаке, тем слабее фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции.
ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ
ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ
ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 12.
10.09.2015
№216.013.78d4

Способ производства фитоконцентрата из сушеных плодовых листьев и трав

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу производства фитоконцентрата (ФК) из сушеных листьев плодовых культур и трав. ФК может быть использован при производстве пищевых продуктов ежедневного функционального питания: морсов, напитков, хлебобулочных и мучных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562521
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.09.2015
№216.013.7d5b

Способ получения мясных котлет функционального назначения с растительным наполнителем из баклажана "заморские"

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству мясного полуфабриката функционального назначения. Способ предусматривает внесение в фаршевую смесь натурального растительного наполнителя, в качестве которого используют пастеризованное при температуре 65-70°С в течение 20...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563688
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.11.2015
№216.013.92f7

Оптический способ оценки устойчивости фотосинтезирующих тканей растений к фотоингибированию и устройство для его осуществления

Изобретение относится к экспериментальной биологии, сельскому и лесному хозяйству. Способ включает измерение и регистрацию динамики светорассеяния небольшого участка фотосинтезирующей растительной ткани в процессе первой засветки монохроматическим оптическим излучением красной области спектра в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569241
Дата охранного документа: 20.11.2015
27.11.2015
№216.013.947f

Получение мясосодержащих полуфабрикатов в тесте "пельмени-диета+" с натуральными растительными добавками

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству мясных полуфабрикатов. Полуфабрикаты в тесте с мясом индейки, например пельмени, обогащаются натуральными добавками - отрубями и крапивой. Обеспечивается получение продукта, обладающего функциональными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569634
Дата охранного документа: 27.11.2015
20.12.2015
№216.013.99ea

Способ производства функциональных напитков из овощей и фруктов, обогащенных фитоконцентратом экстракта сушеных плодовых листьев и трав

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству функциональных напитков на основе соков прямого отжима из овощей и фруктов. Способ характеризуется тем, что сок прямого отжима из паслена садового Санберри смешивают с соком прямого отжима калины или рябины или яблок....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571027
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a2c9

Копатель корнеплодов

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Копатель содержит раму (1), лемех (2) с прутками (3) и эксцентриковый механизм его привода (9) в колебательное движение в вертикальной плоскости и наконечник (10) для сообщения лемеху (2) дополнительного вибрационного движения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573315
Дата охранного документа: 20.01.2016
27.04.2016
№216.015.37e1

Оптический способ недеструктивной количественной оценки степени зрелости томатов

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для объективной оценки степени зрелости различных ботанических сортов томатов при высокоточном отборе плодов необходимой стадии зрелости. Способ оценки степени зрелости плодов томата заключается в измерении максимума...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582957
Дата охранного документа: 27.04.2016
10.05.2016
№216.015.3a80

Получение йогурта функционального назначения с натуральными добавками

Изобретение относится к молочной промышленности. Пастеризуют при температуре 92±2°C и охлаждают молоко. Вносят закваску 5% от массы молока и охлаждают до температуры заквашивания 42±2°C. Вносят одновременно пюре боярышника в количестве 2,5% от смеси пастеризованного молока и закваски, тыквенное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583311
Дата охранного документа: 10.05.2016
13.01.2017
№217.015.6c60

Способ производства хлеба ржано-пшеничного цельнозернового для функционального питания с медом и продуктами переработки рябины

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству функциональных продуктов питания. Способ производства хлеба ржано-пшеничного цельнозернового для функционального питания с медом и порошком сушеной рябины. В тесто добавляются натуральный мед и порошок сушеной рябины с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592550
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.8a80

Способ оценки функционального состояния растений in vitro без нарушения стерильности

Изобретение относится к области сельского хозяйства, биологии и физиологии растений. В способе оценивают функциональное состояние растений in vitro путем определения параметров флуоресценции хлорофилла. При этом регистрируют динамику изменения сигнала медленной индукции флуоресценции хлорофилла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604302
Дата охранного документа: 10.12.2016
Показаны записи 1-10 из 16.
10.09.2015
№216.013.78d4

Способ производства фитоконцентрата из сушеных плодовых листьев и трав

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу производства фитоконцентрата (ФК) из сушеных листьев плодовых культур и трав. ФК может быть использован при производстве пищевых продуктов ежедневного функционального питания: морсов, напитков, хлебобулочных и мучных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562521
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.09.2015
№216.013.7d5b

Способ получения мясных котлет функционального назначения с растительным наполнителем из баклажана "заморские"

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству мясного полуфабриката функционального назначения. Способ предусматривает внесение в фаршевую смесь натурального растительного наполнителя, в качестве которого используют пастеризованное при температуре 65-70°С в течение 20...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563688
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.11.2015
№216.013.92f7

Оптический способ оценки устойчивости фотосинтезирующих тканей растений к фотоингибированию и устройство для его осуществления

Изобретение относится к экспериментальной биологии, сельскому и лесному хозяйству. Способ включает измерение и регистрацию динамики светорассеяния небольшого участка фотосинтезирующей растительной ткани в процессе первой засветки монохроматическим оптическим излучением красной области спектра в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569241
Дата охранного документа: 20.11.2015
27.11.2015
№216.013.947f

Получение мясосодержащих полуфабрикатов в тесте "пельмени-диета+" с натуральными растительными добавками

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству мясных полуфабрикатов. Полуфабрикаты в тесте с мясом индейки, например пельмени, обогащаются натуральными добавками - отрубями и крапивой. Обеспечивается получение продукта, обладающего функциональными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569634
Дата охранного документа: 27.11.2015
20.12.2015
№216.013.99ea

Способ производства функциональных напитков из овощей и фруктов, обогащенных фитоконцентратом экстракта сушеных плодовых листьев и трав

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству функциональных напитков на основе соков прямого отжима из овощей и фруктов. Способ характеризуется тем, что сок прямого отжима из паслена садового Санберри смешивают с соком прямого отжима калины или рябины или яблок....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571027
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a2c9

Копатель корнеплодов

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Копатель содержит раму (1), лемех (2) с прутками (3) и эксцентриковый механизм его привода (9) в колебательное движение в вертикальной плоскости и наконечник (10) для сообщения лемеху (2) дополнительного вибрационного движения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573315
Дата охранного документа: 20.01.2016
27.04.2016
№216.015.37e1

Оптический способ недеструктивной количественной оценки степени зрелости томатов

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для объективной оценки степени зрелости различных ботанических сортов томатов при высокоточном отборе плодов необходимой стадии зрелости. Способ оценки степени зрелости плодов томата заключается в измерении максимума...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582957
Дата охранного документа: 27.04.2016
10.05.2016
№216.015.3a80

Получение йогурта функционального назначения с натуральными добавками

Изобретение относится к молочной промышленности. Пастеризуют при температуре 92±2°C и охлаждают молоко. Вносят закваску 5% от массы молока и охлаждают до температуры заквашивания 42±2°C. Вносят одновременно пюре боярышника в количестве 2,5% от смеси пастеризованного молока и закваски, тыквенное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583311
Дата охранного документа: 10.05.2016
13.01.2017
№217.015.6c60

Способ производства хлеба ржано-пшеничного цельнозернового для функционального питания с медом и продуктами переработки рябины

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству функциональных продуктов питания. Способ производства хлеба ржано-пшеничного цельнозернового для функционального питания с медом и порошком сушеной рябины. В тесто добавляются натуральный мед и порошок сушеной рябины с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592550
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.8a80

Способ оценки функционального состояния растений in vitro без нарушения стерильности

Изобретение относится к области сельского хозяйства, биологии и физиологии растений. В способе оценивают функциональное состояние растений in vitro путем определения параметров флуоресценции хлорофилла. При этом регистрируют динамику изменения сигнала медленной индукции флуоресценции хлорофилла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604302
Дата охранного документа: 10.12.2016
+ добавить свой РИД