Zastosowanie bezinwazyjnych metod pomiarowych do oceny aktywności fotosyntetycznej roślin

• Autorzy: Pietrzak Monika , Skiba Elżbieta , Wolf Wojciech M.

Warianty tytułu

EN

Application of non-invasive measurement methods to assess the photosynthetic activity of plants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Fotosynteza jest procesem biochemicznym polegającym na syntezie związków organicznych z prostych związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej i w obecności barwników asymilacyjnych. Jest kluczowym procesem metabolicznym, determinującym wysokość plonu roślin uprawnych. Aktywność fotosyntetyczna roślin zależy od wielu czynników, w tym warunków środowiskowych. Zarówno abiotyczne, jak i biotyczne czynniki stresowe mogą ograniczać wydajność fotosyntezy. Monitorowanie tego procesu jest obecnie możliwe dzięki metodom bezinwazyjnym stosowanym zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i terenowych. Powszechnie stosowanymi wskaźnikami wydajności procesu fotosyntezy roślin są parametry biochemiczne, parametry wymiany gazowej oraz zawartość chlorofilu w liściach.

EN

Photosynthesis is a biochemical process defined as the synthesis of organic compounds from simple inorganic compounds with the use light energy and in the presence of assimilation dyes. It is the primary determinant of crop yield. The photosynthetic activity of plants depends on many factors, including environmental conditions. Both abiotic and biotic stressors can limit the efficiency of photosynthesis. Non-invasive techniques for photosynthesis monitoring are used in laboratory and field conditions. The biochemical parameters, gas exchange parameters and the chlorophyll content in leaves are commonly used indicators of plants photosynthesis efficiency.

Słowa kluczowe

PL

fotosynteza; wymiana gazowa; chlorofil; metody bezinwazyjne

EN

photosynthesis; gas exchange; chlorophyll; non-invasive methods

• Wydawca: ELAMED Media Group
• Czasopismo: Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 3
• Strony: 38--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pietrzak Monika

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Wydział Chemiczny. Politechnika Łódzka

autor

Skiba Elżbieta

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Wydział Chemiczny. Politechnika Łódzka

autor

Wolf Wojciech M.

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Wydział Chemiczny. Politechnika Łódzka

Bibliografia

• 1. Pietrzak M., Skiba E., Wolf W.M.: Nanocząstki jako czynnik stresowy dla roślin. "Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski", 2020, 2.
• 2. Szmidt-Jaworska A., Kopcewicz J.: Fizjologia roślin. Wydanie IV. Warszawa 2021, Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 3. Jaroszewska A.: Zawartość barwników asymilacyjnych w liściach drzew pestkowych w zależności od nawadniania i nawożenia. "Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich", 2011, 155-164.
• 4. Staniak M., Baca E.: Wpływ stresu suszy na wskaźniki fluorescencji chlorofilu u lucerny mieszańcowej (Medicago x varia Martyn), koniczyny łąkowej (Trifolium pratense L.)i koniczyny białej (Trifolium repens L.). "Łąkarstwo w Polsce", 2018, 21, 127-138.
• 5. Sulkiewicz M., Ciereszko I.: Fluorescencja chlorofilu a - historia odkrycia i zastosowanie w badaniach roślin. "Kosmos", 2016, 1, 103-115.
• 6. Kalaji H.M.: Oddziaływanie abiotycznych czynników stresowych na fluorescencję chlorofilu w roślinach wybranych odmian jęczmienia Hordeum vulgare L. Rozprawy Naukowe i Monografie. Warszawa 2011,Wydawnictwo SGGW.
• 7. Farquhar G.D., von Caemmerer S., Berry J.A.: A biochemical model of photosynthetic CO2 assimilation in leaves of C3 species. "Planta", 1980, 78-90.
• 8. Long S.P., Bernacchi C.J.: Gas exchange measurements, what can they tell us about the underlying limitations to photosynthesis? Procedures and sources of error. "J Exp Bot", 2003, 54, 2393-2401.
• 9. Cao Z., Stowers C., Rossi L., Zhang W., Lombardini L., Ma X.: Physiological effects of cerium oxide nanoparticles on the photosynthesis and water use efficiency of soybean (Glycine max (L.) Merr.). "Environ Sci Nano", 2017, 4, 1086-1094.
• 10. Adamczyk-Szabela D., Lisowska K, Romanowska-Duda Z., Wolt W.M.: Associated effects of cadmium and copper alter the heavy metals uptake by Melissa officinalis. "Molecules", 2019, 24, 2458.
• 11. Adamc zyk-Szabela D., Lisowska K., Romanowska-Duda Z., Wolf W.M.: Combined cadmium-zinc interactions alter manganese, lead, copper uptake by Melissa officinalis. "Sci Rep", 2020, 10, 1675.
• 12. Skiba E., Pietrzak M., Gapińska M., Wolf W.M.: Metal homeostasis and gas exchange dynamics in Pisum sativum L. exposed to cerium oxide nanoparticles. "Int J Mol Sc", 2020, 21, 8497.
• 13. Skiba E., Pietrzak M, Glińska S., Wolf W.M.: The combined effect of ZnO and CeO2 nanoparticles on Pisum sativum L. A photosynthesis and nutrients uptake study. "Cells", 2021, 10, 3105.
• 14. CIRAS-3 Portable Photosynthesis System. Operation Manual Version 1.03, 2013.
• 15. Jiménez-Lao R., Garcia-Caparros P., Pérez-Saiz M., Llanderal A., Lao M. T.: Monitoring optical tool to determine the chlorophyll concentration in ornamental plants. "Agronomy", 2021, 11, 2197.
• 16. Spad-502Plus. Instrukcja obsługi. 2011.
• 17. Swaczyna T., Tyszko-Chmielowiec P.: Wprowadzenie do oceny stanu fizjologicznego drzew. Praktyczne metody pomiarów parametrów fizjologicznych. Wrocław 2021.
• 18. Thompson M., Garnage D., Hirotsu N., Martin A., Seneweera S.: Effects of elevated carbon dioxide on photosynthesis and carbon partitioning: A Perspective on root sugar sensing and hormonal crosstalk. "Front Physiol", 2017.
• 19. Wang Y., Zhang Y.J., Han J.M. et al.: Improve Plant Photosynthesis by a New Slow-Release Carbon Dioxide Gas fertilizer. "ACS Omega", 2019, 4, 6, 10354-10361.
• 20. Cruz J.L., Alves A.AC., LeCain D.R, Ellis D.D., Morgan J.A: Elevated CO2 concentrations alleviate the inhibitory effect of drought on physiology and growth of cassava plants. "Sci Hortic", 2016, 210, 122-129.
• 21. NOAA. Climate Change: Atmospheric Carbon Dioxide. Available online: https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide (dostęp: 1.08.2022).
• 22. Global Monitoring Laboratory: Trends in Atmospheric carbon Dioxide. Available online: https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/gl_gr.html (dostęp: 1.08.2022).
• 23. Yu-Zheng Z., Han-Qing Z., Ping L. et al.: Leaf nitrogen have a better relationship with photosynthesis performance across wheat species under elevated CO2 and drought. "Plant Physiol Biochem", 2021.
• 24. Urban O., Hrstka M., Zitová M. et al : Effect of season, needle age and elevated CO2 concentration on photosynthesis and Rubisco acclimation in Picea abies. "Plant Physiol Biochem ", 2012, 68, 135-141.
• 25. Soba D., Shu T., Runion G.B. et al.: Effects of elevated [CO2] on photosynthesis and seed yield parameters in two soybean genotypes with contrasting water use efficiency. "Environ Exp Bot", 2020, 178, 104154.
• 26. Yadav A., Bhatia A., Yadav S., Kumar V., Singh B.: The effects of elevated CO2 and elevated O3 exposure on plant growth, yield and quality of grains of two wheat cultivars grown in north India. "Heliyon", 2019, 5, e02317.
• 27. Ainsworth E.A., Rogers A.: The response of photosynthesis and stomatal conductance to rising [CO2]: Mechanisms and environmental interactions. "Plant Cell Environ", 2007, 30, 258-270.
• 28. Batke S.P., Yiotis C., Elliott-Kingston C., Holohan A., McElwain J.: Plant responses to decadal scale increments in atmospheric CO2 concentration comparing two stomatal conductance sampling methods. "Planta", 2020, 251, 52.
• 29. Baslam M., Mitsui T., Hodges M. et al.: Photosynthesis in a Changing Global Climate: Scaling Up and Scaling Down in Crops. "Front Plant Sci", 2020.
• 30. Juárez-Maldonado A., Ortega-Ortíz H., Morales-Díaz et al.: Nanoparticles and nanomaterials as plant biostimulants. "Int J Mol Sci", 2019, 20, 162.
• 31. Shang Y., Kamrul Hasan M., Ahammed G.J., Li M., Yin H., Zhou J.: Applications of nanotechnology in plant growth and crop protection: A review. "Molecules", 2019, 24, 2558.
• 32. Khan M., Khan A.U., Hasan M.A et al.: Agro-nanotechnology as on emerging field: A novel sustainable approach for improving plant growth by reducing biotic stress. "Appl Sci", 2021, 11, 2282.
• 33. Ji Y., Zhou Y., Ma C. et al.: Jointed toxicity of TiO2 NPs and Cd to rice seedlings NPs alleviated Cd toxicity and Cd promoted NPs uptake. "Plant Physiol Biochem", 2017, 110, 82-93.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).