當(dāng)前，農(nóng)業(yè)仍然是人類活動(dòng)中勞動(dòng)強(qiáng)度最高和最重要的部門(mén)之一。對(duì)于洛巴喬夫斯基大學(xué)的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，提高其效率是他們的研究重點(diǎn)之一，需要開(kāi)發(fā)新的方法和方法，包括對(duì)作物進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方法。

“特別是，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)有助于及早發(fā)現(xiàn)應(yīng)激源引起的對(duì)植物的損害和對(duì)受災(zāi)地區(qū)的定位，從而使僅對(duì)受災(zāi)植物采取保護(hù)措施并及時(shí)采取措施成為可能。分析植物的狀況是在可見(jiàn)光范圍內(nèi)測(cè)量反射光，因?yàn)橹参锏姆瓷渎逝c其生理和生化過(guò)程密切相關(guān)，并且從技術(shù)角度來(lái)看，反射光的測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單，”聯(lián)合國(guó)大學(xué)生物學(xué)與生物醫(yī)學(xué)研究所電生理實(shí)驗(yàn)室主任弗拉基米爾·蘇霍夫(Vladimir Sukhov)說(shuō)。

應(yīng)當(dāng)注意的是，反射光譜的分析是相當(dāng)困難的任務(wù)，其涉及光譜反射率指數(shù)的分析的使用。反過(guò)來(lái)，反射系數(shù)通常是兩個(gè)波長(zhǎng)(窄帶)的反射差異與其總和的比率。

這樣的指標(biāo)之一是光化學(xué)反射率指數(shù)(PRI)，它是基于植物在531和570 nm波長(zhǎng)處的光反射來(lái)計(jì)算的。該指數(shù)的使用基于當(dāng)植物暴露于不利因素時(shí)在531 nm波長(zhǎng)處反射率的相對(duì)快速下降;這意味著PRI應(yīng)該在壓力源的影響下降低，并且可以用于執(zhí)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。然而，由于光照在不穩(wěn)定的條件下進(jìn)行了光化學(xué)指數(shù)的實(shí)地測(cè)量，因此在光照的最初幾分鐘里PRI變化的機(jī)制還沒(méi)有得到充分的研究，其闡明可能具有重要的基礎(chǔ)和應(yīng)用價(jià)值。

由Ekaterina Sukhova博士進(jìn)行的研究目的。UNN生物與生物醫(yī)學(xué)研究所生物物理系的一名學(xué)生及其同事將對(duì)照明開(kāi)始后PRI降低的潛在機(jī)制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。特別是，作者分析了光化學(xué)反射率指數(shù)的變化與暴露于光下的葉綠體管腔酸化之間的關(guān)系。這項(xiàng)研究得到了俄羅斯科學(xué)基金會(huì)的支持，其結(jié)果發(fā)表在《生物化學(xué)》(莫斯科)雜志上，增刊系列A：膜與細(xì)胞生物學(xué)。

“這種酸化作用是光合作用以及植物生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。為了評(píng)估管腔酸化作用，作者利用了植物葉片在535 nm波長(zhǎng)的微小范圍內(nèi)的透光率變化，因?yàn)檫@些變化表明葉綠體管腔的pH發(fā)生了變化。” Ekaterina Sukhova解釋說(shuō)。

使用分光計(jì)測(cè)量光化學(xué)反射率指數(shù)。為了進(jìn)行這項(xiàng)研究，選擇了豌豆幼苗和天竺葵的成年植物，它們是分析管腔酸化和光化學(xué)反射指數(shù)變化的方便對(duì)象。

研究表明，開(kāi)燈時(shí)，豌豆和天竺葵葉片的PRI降低同時(shí)發(fā)生葉綠體腔酸化。在照射的前兩分鐘，兩個(gè)過(guò)程同步發(fā)展，這由所研究的兩個(gè)參數(shù)之間的高相關(guān)系數(shù)所證實(shí)。

相反的過(guò)程，當(dāng)關(guān)閉燈時(shí)，管腔的pH值增加，光化學(xué)反射率指數(shù)增加。值之間的相關(guān)系數(shù)仍然很高。

對(duì)于較長(zhǎng)的時(shí)間間隔(最多10分鐘)，光化學(xué)反射率指數(shù)的變化與535 nm波長(zhǎng)處的光透射之間的關(guān)系變得微弱;這意味著與pH相關(guān)的透光率變化是PRI變化的原因。

“總的來(lái)說(shuō)，我們的結(jié)果表明，暴露于光下的葉綠體管腔的快速酸化與光化學(xué)猝滅指數(shù)在幾分鐘內(nèi)降低的發(fā)展有關(guān)。這一結(jié)果對(duì)于弄清光化學(xué)猝滅的機(jī)理至關(guān)重要。 PRI在不穩(wěn)定的光照條件下發(fā)生變化，特別是表明，光化學(xué)反射指數(shù)的下降不僅與應(yīng)激源誘導(dǎo)的光合色素生化變化有關(guān)(這種變化需要幾分鐘到幾十分鐘)，而且還與導(dǎo)致光合作用過(guò)程更快;可能是由于管腔酸化導(dǎo)致葉綠體受壓而發(fā)生。”弗拉基米爾·蘇霍夫(Vladimir Sukhov)對(duì)該研究結(jié)果發(fā)表評(píng)論。

從實(shí)用的角度來(lái)看，獲得的結(jié)果可用于指定應(yīng)用光化學(xué)反射率指數(shù)的條件，以在自然光照不穩(wěn)定的條件下監(jiān)視植物的狀態(tài)，或在溫室中生長(zhǎng)植物時(shí)給定的照明強(qiáng)度變化。將來(lái)，該方法可用于改進(jìn)對(duì)田間和溫室中作物狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的技術(shù)，并可以對(duì)壓力因素對(duì)植物的影響進(jìn)行早期診斷。