Устройство для определения физиологического состояния растений Советский патент 1987 года по МПК A01G7/00 

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.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем разделения процессов возбуждения, регистрации флуоресценции и послесвечения в период процесса ассимиляции с экспонированной к свету поверхности листа целого растения.

На фиг. 1 представлено устройство для определения физиологического состояния растений; на фиг. 2 - устройство диска фосфороскопа; 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 СОд.

Устройство для определения физиологического состояния растений содержит осветитель 1 (фиг. 1) с системой фокусирующих линз 2-5, тепловой фильтр 16, красные светофильтры 7 и 8, отражающие зеркала 9--11, сине-зеленый светофильтр 12, световод 13, темповую камеру 14 фосфороскопа, термога- зостатируемый столик 15 с объектом, фотоэлектронные умножители 16 и 17, синхронный электродвигатель 18, самопищущие потенциометры 19 и 20, усилители 21 и 22 по 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-холодильник 29 газа, инфракрасный газоанализатор 30, самопишущий потенциометр 31.

Свет от осветителя 1 разделяют на два луча, один из которых отражается зеркалом 9, проходит через фокусирующую линзу 5 и светофильтр 12 на входное отверстие 32 диска 33 фосфороскопа. Этот луч модулируется системой отверстий диска 33 фосфороскопа, вращающегося с частотой 2960 Гц, и с помощью световода 13 подается на объект 34.

Второй луч через систему линз 2- 5 фокусируется на входное отверстие 35 диска 33 фосфороскопа, затем зеркалами 14 и 11 подается на объект 34.

. Слабая интенсивность первого луча не генерирует индукцию быстрой флуоресценции и не возбуждает заметного сигнала замедленной флуоресценции. Модулирующие отверстия 32 располагаются на диске так, что свет на объект подается тогда, когда открыто окно 36 фотоумножителя 17 (фиг. 1), регистрирующего быструю флуоресценцию. Сигнал с фотоумножителя 17 подается па селективный вольтметр, усиливающий сигнал только на частоте модуляции, и через

усилитель 21 постоянного тока записывается на самопишущем потенциометре 19. Высоковольтное питание фотоумножителя подается от стабилизаторов 23 и 24, напряжения.

Свет замедленной флуоресценции (послесвечения) регистрируется при попадании второго луча на фотоумножитель 16, окно пе- ред которым открывается спустя 1,5 мкс после прекращения освещения объекта. Сигнал усиливается усилителем 22 постоянного тока и записывается самописцем 20.

Точность определения физиологического состояния растений существенно повышается посредством того, что термостатирование столика с объектом осуществляли в преде5 лах от -28 до - -60°С за счет подачи тока на термосопротивление, вмонтированное в поверхностный слой испарителя холодильника, служащего столиком;

Термостоликом 15 служит медный серQ дечник 37 трубки испарителя с входным концом 38 для впрыскивания паров фреона после ТРВ и дросселирования и выходным концом 39, связанным с компрессором холодильного агрегата. На поверхность испарителя наклеено вырезанное из фольги

5 термосопротивление 40, изолированное слюдяными пластинками (не показаны). Далее крепится результирующая медная пластинка 41 с встроенными в нее управляющими 42 и регистрирующими 43 термодатчиками. Точность управления температурой повыщена

0 до ±0,1 °С, а нижний предел достижимых те.мператур до -28°С, что существенно увеличивает разрешающие возможности устройства для определения физиологического состояния растений.

На поверхности тСрмостатируемой .метал5

лическои пластины закреплена съемная листовая газостатируемая камера 44 (фиг. 4) с объектом 34. Корневая система объекта помещена в бюкс 45 с раствором Кнопа, что позволяет многократно снимать инфорQ мацию без его поврежления, а затем использовать объект без нарушения его целостности.

Способ определения физиологического состояния растений с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим об5 разом.

Через 20 мин темновой адаптации «флаг листа пырея сизого (Agrapyron claucum L) при 18±0,01°С, погруженного нижним концом в раствор Кнопа, регистрируют одновременно индукционные процес0 сы флуоресценции, послесвечения и ассимиляции СО2 с верхней стороны листа площадью не более 4,9 см.

Для исследования физиологических изменений, происходящих при нагревании листа (жароустойчивость растения), регистрируют одновременно индукционные кривые указанных трех процессов при оптимальной напряженности фактора, нас интересующего (при оптимальной температуре 18°С), и при

5

экстремальной напряженности фактора (при 35°С). Затем сопоставляют количественные параметры индукционных вспышек, полученные при разной напряженности интересую- 1Й.его нас фактора. В данном случае у пырея сизого наблюдается увеличение параметров при нагревании: так, отношение переменная флуоресценция / постоянная флуоресценция увеличивается на 4%, переменная флуоресценция / ассимиляция СОа - на 4%, послесвечение/ переменная флуоресцен- ция-на 35% и послесвечение/ ассимиляция СО2 - на 50%. Это увеличение отношений параметров отражает изменение физиологического состояния растения при нагревании, а увеличение отношения послесвечения / ассимиляция СОа может служить показателем жароустойчивости.

Эти соотношения определяют в соответствии с фиг. 5, где индукционную кривую ассимиляции СО2 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 кривую 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 досто

верность определения физиологического состояния растений.

Формула изобретения Устройство 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, отличающееся тем, что, с 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, находяшегося 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 возбуждения постоянной составляющей флуоресценции, отверстия, расположенные на окружности с наименьшим радиусом - с излучателем 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 имеет по меньшей мере одно из отверстий, расположенных на одинаковом радиусе.

(Риг. 2

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. с S в 9 Л-Н1 fTTTTV со О 00 СП оо

«-

4 t

о 24 148 ИI Секунды

Вре

2 3 Минуть/

Составитель А. Памьков

Р(;дактор П. ГерешиТехред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Заказ 920/2Тираж 630Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственпо-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4