ФЛУОРЕСЦЕНЦІЯ ХЛОРОФІЛУ ТА ВМІСТ ФОТОСИНТЕТИЧНИХ ПІГМЕНТІВ У РОСЛИНАХ ПШЕНИЦІ ЯРОЇ ЗА УМОВ ПОСУХОВОГО СТРЕСУ

O. Shkoropad, N. Romanyuk


DOI: http://dx.doi.org/10.30970/VLUBS.2026.96.05

Анотація


Пшениця є основною зерновою культурою зони помірного клімату, що входить до трійки лідерів серед продовольчих культур у світі, забезпечуючи організм людини білками, вуглеводами, деякими вітамінами та мінералами. Однак для високої врожайності пшениці необхідні певні умови, зокрема, достатнє водозабезпечення. За водного дефіциту у рослин порушується фотосинтез, що пов’язано зі зниженням синтезу хлорофілів і каротиноїдів, зі змінами у фотохімічних процесах, реакціях відновлення СО2 , будові хлоропластів та із затримкою відтоку асимілятів. Вміст фотосинтетичних пігментів (Chl a, Chl b, Chl (a+b) та Car) і показники флуоресценції хлорофілу (RFd – індекс життєздатності; ΦPSII – фактична ефективність ФС II; qP – відкритість реакційних центрів ФС II; Fv /Fm – максимальна квантова ефективність ФС II; Fpl/Fm – частка Qb -невідновлювальних центрів ФС II) дають можливість комплексно оцінити роботу і стан фотосинтетичного апарату. У роботі досліджено вплив попередньої обробки NaCl на здатність до функціонального відновлення фотосинтетичного апарату двох сортів пшениці ярої (Етюд і Панянка) після тривалого модельованого дефіциту води. Встановлено, що стресовий вплив посухи призвів до суттєвого пригнічення стану фотосинтетичного апарату обох досліджених сортів, що підтверджується зниженням функціональних індексів RFd та ΦPSII порівняно з контролем. Показано сортоспецифічний характер відновлення рослин після стресу. Передпосівна обробка насіння розчином NaCl сприяла нівелюванню наслідків осмотичного стресу, збереженню вмісту фотосинтетичних пігментів і швидшому відновленню параметрів світлової стадії фотосинтезу. Отримані дані розширюють уявлення про адаптацію зернових культур до абіотичних стресових факторів і підтверджують ефективність праймінгу для підвищення стійкості рослин за дефіциту вологи.

Ключові слова


пшениця, посуха, засолення, абіотичний стрес, флуоресценція хлорофілу, фотосинтез, фотосинтетичні пігменти

Повний текст:

PDF

Посилання


  1. Груша В. М. Інтелектуальна обробка даних від хлорофіл-флуорометричних сенсорів // Кібернетика та комп’ютерні технології. 2022. (1). С. 42–48.
    https://doi.org/10.34229/2707-451X.22.1.5

  2. Державний реєстр сортів рослин, придатних для поширення в Україні : електронний ресурс. Режим доступу:
    https://sops.gov.ua/derzavnij-reestr (дата звернення: 20.02.2026).

  3. Китаєв О. І., Кривошапка В. А., Кіщак О. А., Фільов В. В. Діагностика ефективності функціонування фотосинтетичного апарату перспективних сортів та елітних форм сливи (Prunus domestica) // Biological Systems: Theory and Innovation. 2021. № 1.
    https://doi.org/10.31548/biologiya2021.01.001

  4. Мазура М., Мірошник Н., Тесленко І. Чутливість фотосинтетичного апарату рослин Taraxacum officinale (l.) Weber ex FH Wigg. в умовах мегаполісу // Вісн. Київ. ун-ту. Сер. біол. 2022. 1 (88). С. 25–32.
    https://doi.org/10.17721/1728.2748.2022.88.25-32

  5. Мусієнко М. М., Паршикова Т. В., Славний П. С. Спектрофотометричні методи в практиці фізіології, біохімії та екології рослин. К.: Фітосоціоцентр, 2001. С. 97–99.

  6. Прядкіна Г. О., Махаринська Н. М., Кедрук А. С., Хархота М. А. Вплив посухи на пігменти віолаксантинового циклу в листках озимої пшениці // Фізіологія рослин і генетика. 2023. 55 (6). С. 539–547.
    https://doi.org/10.15407/frg2023.06.539

  7. Романенко К. О., Бабенко Л. М., Косаківська І. В. Пігментний комплекс пшениці, спельти та жита за умов короткочасних температурних стресів і помірної ґрунтової посухи // Фізіологія рослин і генетика. 2023. 55 (6). С. 528–538.
    https://doi.org/10.15407/frg2023.06.528

  8. Соломійчук М., Сафронова О. Характеристика фотосинтетичної активності кукурудзи за використання різних препаратів в умовах стресу // Фітосанітарна безпека: міжвід. темат. наук. зб. 2024. № 69. С. 214–227.
    https://doi.org/10.36495/PHSS.2023.69.214-227

  9. Хоменко Т. О., Тонха О. Л., Пузняк О. М., Гаврилюк О. С. Оцінка комплексного впливу біопрепаратів на процес проходження індукції флуоресценції хлорофілу в листках картоплі за органічної технології вирощування // Наук. доп. НУБіП України. 2023. № 6.
    https://doi.org/10.31548/dopovidi6(106).2023.006

  10. Шевченко В. В., Бондаренко О. Ю. Зміни показників індукції флуоресценції та вмісту хлорофілу в листках різних ярусів сучасних сортів озимої пшениці за умов посухи // Фізіологія рослин і генетика. 2023. 55 (4). С. 301–313.
    https://doi.org/10.15407/frg2023.04.301

  11. Akula N. N., Abdelhakim L., Knazovický M. et al. Plant responses to co-occurring heat and water deficit stress: A comparative study of tolerance mechanisms in old and modern wheat genotypes // Plant Physiol. Biochem. 2024. 210. P. 108595. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.108595

  12. Alemu S. T. Photosynthesis limiting stresses under climate change scenarios and role of chlorophyll fluorescence: A review article // Cogent Food Agric. 2020. 6 (1). P. 1785136. https://doi.org/10.1080/23311932.2020.1785136

  13. Aswathi K. P. R., Kalaji H. M., Puthur J. T. Seed priming of plants aiding in drought stress tolerance and faster recovery: a review // Plant Growth Regulation. 2022. 97 (2). P. 235–253.
    https://doi.org/10.1007/s10725-021-00755-z

  14. Chauhan J., Prathibha M., Singh P. et al. Plant photosynthesis under abiotic stresses: Damages, adaptive, and signaling mechanisms // Plant Stress. 2023. 10. P. 100296. https://doi.org/10.1016/j.stress.2023.100296

  15. Daszkowska-Golec A., Collin A., Sitko K. et al. Genetic and Physiological Dissection of Photosynthesis in Barley Exposed to Drought Stress // Int. J. Mol. Sci. 2019. 20 (24). P. 6341. https://doi.org/10.3390/ijms20246341

  16. De Sousa T., Ribeiro M., Sabença C., Igrejas G. The 10,000-Year Success Story of Wheat! // Foods. 2021. 10 (9). P. 2124. https://doi.org/10.3390/foods10092124

  17. Ellouzi H., Zorrig W., Amraoui S. et al. Seed Priming with Salicylic Acid Alleviates Salt Stress Toxicity in Barley by Suppressing ROS Accumulation and Improving Antioxidant Defense Systems, Compared to Halo- and Gibberellin Priming // Antioxidants. 2023. 12 (9). P. 1779. https://doi.org/10.3390/antiox12091779

  18. Gul S., Hussain A., Ali Q. et al. Hydropriming and Osmotic Priming Induce Resistance against Aspergillus niger in Wheat (Triticum aestivum L.) by Activating β-1, 3-glucanase, Chitinase, and Thaumatin-like Protein Genes // Life. 2022. 12 (12). P. 2061. https://doi.org/10.3390/life12122061

  19. Hmissi M., Krouma A., García-Sánchez F., Chaieb M. Potential of Seed Halopriming in the Mitigation of Salinity Stress during Germination and Seedling Establishment in Durum Wheat (Triticum durum Desf.) // Plants. 2023. 13 (1). P. 66.
    https://doi.org/10.3390/plants13010066

  20. Javid Iqbal M., Shams N., Fatima K. Nutritional Quality of Wheat // Wheat. IntechOpen. 2022.
    https://doi.org/10.5772/intechopen.104659

  21. Jiao Q., Hu X. Recent Advances and Emerging Trends in Chlorophyll Fluorescence Parameter Fv/Fm // Phyton. 2025. 94 (9). P. 2615–2630. https://doi.org/10.32604/phyton.2025.069246

  22. Karami S., Shiran B., Ravash R. Molecular investigation of how drought stress affects chlorophyll metabolism and photosynthesis in leaves of C3 and C4 plant species // Heliyon. 2025. 11 (3). P. e42368. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2025.e42368

  23. Khalid A., Hameed A., Tahir M. F. Wheat quality: A review on chemical composition, nutritional attributes, grain anatomy, types, classification, and function of seed storage proteins in bread making quality // Front. Nutr. 2023. 10. P. 1053196.
    https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1053196

  24. Kheiralipour K., Brandão M., Holka M., Choryński A. A Review of Environmental Impacts of Wheat Production in Different Agrotechnical Systems // Resources. 2024. 13 (7). P. 93. https://doi.org/10.3390/resources13070093

  25. Ko I., Chapman T., Nazarov T. et al. Grain under pressure: Harnessing biochemical pathways to beat drought and heat in wheat // Plant J. 2025. 122 (6). P. e70253.
    https://doi.org/10.1111/tpj.70253

  26. Kopecká R., Kameniarová M., Černý M. et al. Abiotic Stress in Crop Production // Int. J. Mol. Sci. 2023. 24 (7). P. 6603. https://doi.org/10.3390/ijms24076603

  27. Lagutenko O. T., Nasteka T. M., Shevchenko V. G. et al. Adaptation of gooseberry varieties to the changed agro-climatic conditions of Kyiv Polissia // Regul. Mech. Biosyst. 2023. 14 (2). P. 186–194. https://doi.org/10.15421/022328

  28. Le Gouis J., Oury F.-X., Charmet G. How changes in climate and agricultural practices influenced wheat production in Western Europe // J. Cereal Sci. 2020. 93. P. 102960. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2020.102960

  29. Legendre R., Basinger N. T., Van Iersel M. W. Low-Cost Chlorophyll Fluorescence Imaging for Stress Detection // Sensors. 2021. 21 (6). P. 2055.
    https://doi.org/10.3390/s21062055

  30. Levy A. A., Feldman M. Evolution and origin of bread wheat // Plant Cell. 2022. 34 (7). P. 2549–2567.
    https://doi.org/10.1093/plcell/koac130

  31. Li X., Zhang W., Niu D., Liu X. Effects of abiotic stress on chlorophyll metabolism // Plant Sci. 2024. 342. P. 112030. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2024.112030

  32. Liu J., Xie L., Cheng J. et al. Transcriptional and metabolic changes in the desiccation tolerant plant Craterostigma plantagineum during recurrent exposures to dehydration // Planta. 2019. 249 (4). P. 1017–1035. https://doi.org/10.1007/s00425-018-3058-8

  33. Megahed S. M., El-Bakatoushi R. F., Amin A. W. et al. Nanopriming as an approach to induce tolerance against drought stress in wheat cultivars // Cereal Res. Commun. 2025. 53 (4). P. 2343–2357. https://doi.org/10.1007/s42976-025-00688-7

  34. Moustaka J., Moustakas M. Early-Stage Detection of Biotic and Abiotic Stress on Plants by Chlorophyll Fluorescence Imaging Analysis // Biosensors. 2023. 13 (8). P. 796.
    https://doi.org/10.3390/bios13080796

  35. Moustakas M., Calatayud Á., Guidi L. Editorial: Chlorophyll Fluorescence Imaging Analysis in Biotic and Abiotic Stress // Front. Plant Sci. 2021. 12. P. 658500.
    https://doi.org/10.3389/fpls.2021.658500

  36. Muhammad I., Shalmani A., Ali M. et al. Mechanisms Regulating the Dynamics of Photosynthesis Under Abiotic Stresses // Front. Plant Sci. 2021. 11. P. 615942.
    https://doi.org/10.3389/fpls.2020.615942

  37. Neupane D., Adhikari P., Bhattarai D. et al. Does Climate Change Affect the Yield of the Top Three Cereals and Food Security in the World? // Earth. 2022. 3 (1). P. 45–71.
    https://doi.org/10.3390/earth3010004

  38. Nyaupane S., Poudel M. R., Panthi B. et al. Drought stress effect, tolerance, and management in wheat – a review // Cogent Food Agric. 2024. 10 (1). P. 2296094. https://doi.org/10.1080/23311932.2023.2296094

  39. Orsák M., Kotíková Z., Hnilička F., Lachman J. Effect of long-term drought and waterlogging stress on photosynthetic pigments in potato // Plant, Soil Environ. 2023. 69 (4). P. 152–160.
    https://doi.org/10.17221/415/2022-PSE

  40. P. N. P. V., Joye I. J. Dietary Fibre from Whole Grains and Their Benefits on Metabolic Health // Nutrients. 2020. 12 (10). P. 3045. https://doi.org/10.3390/nu12103045

  41. Patel M., Parida A. K. Salinity mediated cross-tolerance of arsenic toxicity in the halophyte Salvadora persica L. through metabolomic dynamics and regulation of stomatal movement and photosynthesis // Environ. Pollut. 2022. 300. P. 118888. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.118888

  42. Pequeno D. N. L., Hernández-Ochoa I. M., Reynolds M. et al. Climate impact and adaptation to heat and drought stress of regional and global wheat production // Environ. Res. Lett. 2021. 16 (5). P. 054070. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abd970

  43. Peršić V., Ament A., Antunović Dunić J. et al. PEG-induced physiological drought for screening winter wheat genotypes sensitivity – integrated biochemical and chlorophyll a fluorescence analysis // Front. Plant Sci. 2022. 13. P. 987702.
    https://doi.org/10.3389/fpls.2022.987702

  44. Purwestri Y. A., Nurbaiti S., Putri S. P. M. et al. Seed Halopriming: A Promising Strategy to Induce Salt Tolerance in Indonesian Pigmented Rice // Plants. 2023. 12 (15). P. 2879. https://doi.org/10.3390/plants12152879

  45. Erenstein O., Jaleta M., Mottaleb K. A. et al. Global Trends in Wheat Production, Consumption and Trade // Wheat Improvement. Springer International Publishing. 2022. P. 47–66.
    https://doi.org/10.1007/978-3-030-90673-3_4

  46. Romanenko K. O., Babenko L. M., Smirnov O. E., Kosakivska I. V. Antioxidant Protection System and Photosynthetic Pigment Composition in Secale cereale Subjected to Short-Term Temperature Stresses // Open Agric. J. 2022. 16 (1). P. e187433152206273. https://doi.org/10.2174/18743315-v16-e2206273

  47. Sánchez-Moreiras A. M., Graña E., Reigosa M. J., Araniti F. Imaging of Chlorophyll a Fluorescence in Natural Compound-Induced Stress Detection // Front. Plant Sci. 2020. 11. P. 583590. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.583590

  48. Sen A., Puthur J. T. Halo- and UV-B priming-mediated drought tolerance and recovery in rice seedlings // Plant Stress. 2021. 2. P. 100011. https://doi.org/10.1016/j.stress.2021.100011

  49. Sherin G., Aswathi K. P. R., Puthur J. T. Photosynthetic functions in plants subjected to stresses are positively influenced by priming // Plant Stress. 2022. 4. P. 100079.
    https://doi.org/10.1016/j.stress.2022.100079

  50. Tolrà R., González-Cobo C., Corrales I. et al. Seed Halopriming as an Effective Strategy to Enhance Salt Tolerance in Cakile maritima: Activation of Antioxidant and Genetic Responses // Antioxidants. 2025. 14 (3). P. 353.
    https://doi.org/10.3390/antiox14030353

  51. Yang H., Wang L., Zhang X. et al. Exploring optimal soil moisture for seedling tomatoes using thermal infrared imaging and chlorophyll fluorescence techniques // Scientia Horticulturae. 2025. 339. P. 113846.
    https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113846


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Bookmark and Share