Морфофизиологические эффекты узкополосного красно-синего освещения на примере Колеуса блюме coleus blumei Benth

Студент 4 курса А.А. Анисимов

Научный руководитель – проф. И.Г. Тараканов

Люминесцентные, газоразрядные лампы и лампы накаливания до недавнего времени были основными источниками облучения в светокультуре. Однако в последнее время всё большее распространение получают новые облучатели на основе узкополосных диодов, которые позволяют получать световой поток в определённой узкой спектральной полосе, поэтому применение светодиодов не только требует обоснования, но и позволяет оценить физиологические эффекты для конкретного вида растений [1]. В качестве объекта исследований был выбран Колеус блюме (Coleus blumei Benth.) – декоративнолистное растение семейства Яснотковые, которое является одним из основных компонентов цветочных композиций, создающихся для озеленения территории города Москвы [2]. Для исследования был взят сорт Фервей Мозаик. Целью работы является изучение реакций растений на узкополосное крaсно-синее освещение с целью оценки его морфофизиологических эффектов, а также возможности и целесообразности применения светодиодов в светокультуре.

Местом проведения исследований являлась лаборатория искусственного климата РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Опыт проводился по следующей схеме: Вариант А. Коротковолновый красный свет (75 % 620 нм + 25 % 470 нм); Вариант В. Длинноволновый красный свет (75 % 660 нм + 25 % 470 нм); Вариант С. Смесь коротковолнового и длинноволнового красного света (25 % 660 нм + 50 % 620 нм + 25 % 470 нм); Вариант D. Контроль – натриевые лампы высокого давления «Филипс»

Источники освещения были выровнены по показателю плотности потока фотонов (180 мкмоль/м²с), установленный фотопериод составлял 18 часов. Растения выращивали в сосудах объёмом 1,25 л с использованием субстрата на основе верхового торфа. В онтогенезе в ходе отбора проб производилось определение основных биометрических параметров растений и спектрофотометрический анализ содержания пигментов в листьях.

Результаты измерений подвергались статистической обработке (однофакторному дисперсионному анализу по методу полной рандомизации, несопряженная выборка). Растения Колеуса блюме удалось вырастить во всех исследуемых вариантах освещения, при этом были выявлены существенные различия в характере влияния качества света на рост и развитие растений.

Рис. 1. Динамика накопления сырой биомассы растениями Колеуса блюме при выращивании в светокультуре

Растения, выращенные с использованием коротковолнового красного света (вариант А) лидировали по биометрическим показателям, накапливая значительно больше биомассы (рис. 1), в то время как у растений, выращенных при длинноволновом красном свете (вариант В), наблюдалась задержка ростовых процессов. Высота побега и площадь листьев, в целом, коррелировали с данными динамики накопления сырой биомассы. Растения Колеуса блюме, выращенные в присутствии коротковолнового красного света, быстрее перешли к генеративной фазе (Растения варианта А и С зацвели на 85-й день от всходов, следом за ними (на 130-й день) к цветению перешли контрольные растения, у растений длинноволнового красного света цветения отмечено не было).

Наибольший интерес с физиологической точки зрения представляют данные о влиянии качества света на динамику накопления пигментов в листовых пластинках. Общая тенденция – начальное понижение, а затем повышение содержания пигментов в листьях (Рис. 2 и 3). Выделяются растения длинноволнового красного света, которые, несмотря на отставание по ростовым показателям, накапливали наибольшее количество хлорофиллов и каротиноидов.

Рис. 2. Динамика содержания хлорофиллов

Рис. 3. Динамика содержания каротиноидов

Растения колеуса, которые лидировали в росте и развитии, отстают по содержанию пигментов от растений, выращенных под другими вариантами освещения. В растениях всех вариантов освещения хлорофилл а стабильно преобладает над хлорофиллом b, при этом к четвёртому месяцу вегетации доля хлорофилла b у растений вариантов А, С и D несколько повышается, что свидетельствует о протекании процессов приспособления растительного организма к условиям освещения.

На 113-й день от всходов проводилось количественное определение антоцианов: наибольшее содержание отмечено у растений варианта С (60 мг/г), наименьшее количество антоцианов массы накопили растения контрольной группы (34 мг/г). Особо следует отметить, что растения колеуса показали способность накапливать антоцианы и в отсутствие ультрафиолетового излучения.

Выводы

1. Колеус Блюме можно выращивать в светокультуре на основе узкополосных светодиодов.

2. Наиболее благоприятным и, соответственно, перспективным для дальнейших исследований световым режимом для выращивания колеуса Блюме является коротковолновой красный свет, который стимулирует ростовые процессы, а также ускоряет переход к генеративной фазе.

3. На содержание пигментов в листьях Колеуса блюме влияет как качество света, так и стадия роста. При этом у растений, лидирующих по ростовым показателям, на всех этапах отмечается наименьшее содержание хлорофиллов и каротиноидов.

Дата добавления: 2015-05-29