Роль фотодихання в регуляції фотосинтезу рослин

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ РОСЛИН І ГЕНЕТИКИ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

03.00.12 - фізіологія рослин

РОЛЬ ФОТОДИХАННЯ В РЕГУЛЯЦІЇ ФОТОСИНТЕЗУ РОСЛИН

Виконав Стасик Олег Остапович

Київ-2009

АНОТАЦІЯ

асиміляція пшениця фотрсинтез фото дихання

Стасик О.О. Роль фотодихання в регуляції фотосинтезу рослин.

Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 - фізіологія рослин. - Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2009.

Досліджено особливості взаємозв'язків між фотодиханням, фотосинтезом і продуктивністю рослин та роль фотодихання в регуляції фотосинтезу за оптимальних і стресових умов. На прикладі роду Triticum показано, що фотодихання не є головним чинником міжвидових і міжсортових відмінностей за інтенсивністю фотосинтезу, однак сприяє збереженню високої активності фотосинтетичного апарату впродовж репродуктивного періоду розвитку рослин, чим забезпечує кращу виповненість зерна і вищу зернову продуктивність колосу.

Встановлено, що вже на початкових етапах водного стресу інтенсивність фотодихання істотно підвищується. Для стійкіших до посухи сортів характерне сильніше і триваліше підвищення фотодихання, що супроводжується збереженням вищої активності фотосинтетичного апарату та швидшим і повнішим відновленням фотосинтетичної функції в післястресовий період. Роль фотодихання в підтриманні фотосинтетичної активності за тривалої посухи пов'язана зі зменшенням фотоінгібування фотосинтетичного апарату, а для рослин винограду також і з посиленням амінокислотної направленості фотосинтетичного метаболізму.

Виявлено, що в сортів озимої пшениці степового екотипу висока стійкість до помірно високої температури пов'язана з підвищенням інтенсивності фотодихання. Показано, що фотодихання є необхідним компонентом реалізації адаптивного потенціалу стійких сортів. Встановлено, що роль фотодихання в регуляції фотосинтезу за помірно високої температури визначається балансом пошкоджувальних і захисних дій, який залежить від адаптивних властивостей сорту - активне фотодихання сприяє підтриманню фотосинтезу в стійких сортів і навпаки інгібуванню фотосинтезу в чутливих сортів. При цьому вплив фотодихання пов'язаний в першу чергу з активністю РБФК/О і цикла Кальвіна.

Ключові слова: пшениця (Triticum L.), виноград (Vitis vinifera L.), фотодихання, фотосинтез, посуха, висока температура

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Урожайність сільськогосподарських культур визначається активністю асиміляції СО₂ посіву впродовж вегетації та ефективністю використання асимільованого вуглецю на формування господарсько цінних органів рослин [Гуляев и др., 1989; Evans, 1993]. Підвищення активності фотосинтетичного апарату розглядається як один з найбільш перспективних напрямків подальшого селекційно-генетичного поліпшення врожайності провідних сільськогосподарських культур, і злакових зокрема, оскільки біологічні ресурси збільшення частки маси зерна в загальній масі рослини (К_госп) і формування вищого листкового індексу посіву (ЛІ), на думку більшості дослідників, практично вичерпані [Richards 2000; Long et al., 2006; Моргун та ін., 2006].

Ефективність фотосинтетичної асиміляції СО₂ в С₃-рослин істотно знижена внаслідок окиснення ранніх продуктів фотосинтезу в процесах фотодихання, що беруть початок з реакції приєднання кисню до рибулозобісфосфату (РБФ), яка конкурує за субстрат з первинною карбоксилазною реакцією і каталізується спільним ферментом рибулозобісфосфаткарбоксилазою/оксигеназою (РБФК/О). Активність фотодихання може сягати понад 50 % від видимої інтенсивності фотосинтезу навіть за оптимальних зовнішних умов і, як правило, значно посилюється за дії несприятливих чинників довкілля та є причиною втрат від 30 до 75 % поглинутої світлової енергії [Takeba, Kozaki, 1998]. З метою підвищення продуктивності С₃-рослин пропонувалось вести селекційний відбір на низьку інтенсивність фотодихання чи блокувати інгібіторами окремі реакції гліколатного метаболізму [Зелич, 1976], детально досліджувалися мутантні та генетично модифіковані за низкою ферментів гліколатного обміну форми рослин [Somerville, Somerville, 1986; Leegood et al., 1995], які однак не знайшли господарського застосування. В останні роки значна увага приділялася спробам генетичної модифікації РБФК/О з метою зниження співвідношення оксигеназної і карбоксилазної активностей та пошуку природних форм з кращими характеристиками ферменту й подальшою інтродукцією відповідних генів в геном і/чи пластом культурних рослин для підвищення ефективності їх фотосинтезу [Spreitzer, Salvucci, 2002; Parry et al., 2007]. Проте наразі практично значимих результатів не отримано.

Очевидно фотодихання, гліколатний метаболізм, є важливою тісно інтегрованою в ході еволюції ланкою обміну речовин рослини, елімінація якої потребує введення додаткових чи компенсаторних механізмів (С₄, САМ-фотосинтез), що може обмежувати адаптивний потенціал рослинного організму [Ehleringer et al., 1997; Sage, McKown, 2006]. Раніше нами було показано, що інтенсивність фотодихання насправді позитивно корелює з продуктивністю рослин ярої пшениці [Стасик, Гуляев, 1991]. У фазу цвітіння активність фотодихання прапорцевого листка сильніше й стабільніше позитивно корелювала з зерновою продуктивністю, ніж інтенсивність асиміляції СО₂, а частка асимільованого СО₂, що втрачається при фотодиханні, у сучасних культурних сортів пшениці була вищою, ніж у дикорослих і слабоокультурених видів. Однак фізіологічна природа позитивного зв'язку фотодихання і продуктивності залишилась нез'ясованою.

Інтенсивність асиміляції СО₂ і продуктивність рослин суттєво знижуються за дії таких стресових чинників, як грунтова посуха і висока температура, що також супроводжується посиленням інтенсивності фотодихання чи принаймні підвищенням його рівня відносно фотосинтезу. Вплив зазначених чинників в останні роки істотно зростає в зв'язку з глобальними кліматичними змінами. Передбачається, що в найближчі десятиліття аридизація клімату в більшості регіонів землеробства посилиться, а середня температура на планеті до кінця століття підвищиться на 1,5-5,5 ^оС і різко зросте амплітуда та частота швидких температурних перепадів [IPCC, 2001].

Водночас, дослідження реакції фотосинтезу на згадані стресові чинники виявили, що при зниженні асиміляції СО₂ в умовах стресу фотодихання може захищати фотосинтетичний аппарат від фотоінгібування і фотодеструкції, саме завдяки утилізації надмірної кількості енергетичних еквівалентів і зменшенню квантової ефективності фотосинтезу [Osmond, Grace 1995; Wingler et al., 2000]. З іншого боку, окиснення гліколату за участю гліколатоксидази є найпотужнішим джерелом небезпечної для клітинних структур високоактивної сполуки - пероксиду водню [Noctor et al., 2002]. Крім того, гліколатний метаболізм може слугувати важливим каналом перерозподілу асимільованого вуглецю між основними продуктами фотосинтезу, а окремі його інтермедіати, у тому числі і Н₂О₂, брати участь в регуляторних і сигнальних механізмах фотосинтезуючої клітини [Igamberdiev, Lea, 2002].

У зв'язку з цим фізіологічне значення фотодихання для підтримання фотосинтетичної активності та формування елементів продуктивності рослин за дії стресових чинників є неочевидним і залишається слабо вивченим.

У наших попередніх дослідженнях було також встановлено, що в різних сортів пшениці, залежно від стану донорно-акцепторних відносин, направленість реакцій гліколатного шляху може істотно різнитись, що змінює його роль у підтриманні асиміляції СО₂ в циклі Кальвіна [Стасик, 1992]. Тобто фізіологічне значення фотодихання в різних сортів тієї ж самої культури може бути неоднаковим внаслідок його взаємодії з іншими процесами в рослинному організмі й залежить від характеристик цих процесів у конкретного сорту. Це зумовило широке використання в нашій роботі порівняльних досліджень сортів, що різняться за параметрами продуктивності й стійкості до абіотичних стресів, а також розгляд фізіологічної ролі фотодихання в системі його взаємозв'язків з іншими процесами чи етапами фотосинтетичної асиміляції СО₂ та продукційного процесу. Дослідження сучасних високопродуктивних (або високостійких) сортів в порівнянні з більш ранніми (менш стійкими) сортами та дикими видами, крім того, дозволяє визначити направленість змін фотосинтетичних параметрів в ході окультурення і селекції на продуктивність чи стійкість до несприятливих чинників. Представлена великою низкою видів і сортів пшениця є для такого роду досліджень дуже зручним об'єктом, який до того ж має надзвичайно велике практичне значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу роботи покладено результати, отримані автором при виконанні розділів планів наукових досліджень за бюджетними темами відділу фізіології і екології фотосинтезу Інституту фізіології рослин і генетики НАН України: “Вивчити авторегуляторні параметри фотосинтезу у зв'язку з параметрами росту і продуктивності рослин і агрофітоценозів” (№ д.р. 01.86.0006643), “Вивчити ендогенні фактори лімітування фотосинтезу і продукційного процесу в контрастних за продуктивністю та екофізіологічними властивостями генотипів сільськогосподарських культур” (№ д.р.01.91.0019961), “Фотосинтез у донорно-акцепторній системі рослин: регуляція, зв'язок з продуктивністю та стійкістю рослин до дії стресових факторів” (№ д.р. 0199U000437), “Вивчення механізмів та розробка способів регуляції фотосинтезу та розподілу асимілятів в донорно-акцепторній системі рослин різних генотипів за оптимальних і стресових умов” (№ д.р. 0101U000628), “Особливості фотосинтезу і продукційного процесу у високоінтенсивних генотипів озимої пшениці” (№ д.р. 0106U006464).

Частково робота виконувалася в рамках проектів ДКНТ: “Теоретичне обґрунтування шляхів і розробка способів інтенсифікації та підвищення стійкості фотосинтезу до стресових умов” за програмою “Фізіолого-генетичні механізми стійкості рослин” (шифр проекту: 3.02.02/010-92) і “Вивчення ролі гліколатного обміну в регуляції фотосинтетичного метаболізму вуглецю в клітинах С₃-рослин” (№ 5.2/6). Здобувач був відповідальним виконавцем одного з розділів першого проекту і керівником другого.

Мета і задачі дослідженя. Метою роботи було з`ясування взаємозв'язків між фотодиханням, фотосинтезом і продуктивністю рослин та ролі фотодихання в регуляції фотосинтезу за оптимальних і стресових умов.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені наступні основні задачі:

вивчити особливості та лімітуючі фактори фотосинтетичної асиміляції у генотипів пшениці різної окультуреності, плоїдності й продуктивності;

дослідити взаємозв'язок фотосинтезу і фотодихання при поліпшенні мінерального живлення рослин;

оцінити роль фотодихання в балансі вуглецевого обміну рослин за оптимальних і стресових умов;

дослідити кореляційні взаємозв'язки між інтенсивністю фотодихання, фотосинтезом і продуктивністю рослин;

вияснити участь гліколатного метаболізму в регуляції фотосинтетичної асиміляції СО₂ в донорно-акцепторній системі рослин;

вивчити особливості реакції та лімітуючі чинники фотосинтезу за умов посухи і високої температури у різних за стійкістю генотипів;

визначити роль фотодихання в реалізації генетично обумовленої стійкості сортів до стресових чинників.

Об'єкт дослідження - асиміляція СО₂ та фотосинтетичний метаболізм вуглецю рослин у зв'язку з їх продуктивністю та стійкістю до абіотичних стресорів.

Предмет дослідження - фотодихання, гліколатний метаболізм та їх роль у балансі вуглецевого живлення, регуляції фотосинтезу, продукційному процесі й стійкості рослин.

Методи дослідження -

інфрачервона СО₂- і Н₂О-газометрія та світлоіндукована флуоресценція хлорофілу використовувались для визначення активності фотосинтетичного апарату, інтенсивностей асиміляції СО₂, транспірації, фотодихання та електронного транспорту в хлоропластах і їх залежностей від інтенсивності світла, концентрації СО₂ і температури;

математичні моделі С₃-фотосинтезу [von Caemmerer, 2000] були застосовані для оцінки ключових кінетичних параметрів фотосинтетичного апарату: карбоксилювальної і оксигеназної активностей РБФК/О, інтенсивності транспорту електронів, спрямованого на синтез РБФ у циклі Кальвіна та ефективності утилізації тріозофосфатів in vivo, а також аналізу їх ролі в регуляції інтенсивності фотосинтезу;

метод мічених атомів (¹⁴С), іонообмінна та тонкошарова хроматографії використовувались для визначення активності й активаційного стану РБФК/О, фотосинтетичного метаболізму вуглецю, гліколатного обміну, експорту і розподілу асимілятів у рослині;

спектрофотометричне визначення концентрацій хлорофілу, білка і цукрів.

Наукова новизна одержаних результатів.

Показано, що позитивна кореляція між інтенсивністю фотодихання у фазу цвітіння і зерновою продуктивністю рослин пшениці зумовлена позитивним взаємозв'язком цих показників з виповненістю зерен, часткою маси зерна в загальній масі рослини - К_госп, але не залежить від активності поточного фотосинтезу.

Вперше експериментально встановлена залежність інтенсивності фотодихання від концентрації цукрів у листку.

З'ясовано особливості впливу ґрунтової посухи на експорт і розподіл фотоасимілятів у цілих рослинах винограду та виявлено відмінності стресової реакції у високопродуктивного і посухостійкого сортів.

Показано сильніше і триваліше підвищення активності фотодихання в листках високопосухостійких сортів за дії посухи і високої температури, ніж у менш стійких.

Виявлено, що міжсортові відмінності в стійкості фотосинтетичного апарату до фотоінгібування за умов дефіциту СО₂ залежать від інтенсивності фотодихання.

Вперше встановлено, що роль фотодихання в реакції фотосинтетичного апарату на підвищення температури залежить від адаптивних властивостей сорту - активне фотодихання сприяє підтриманню фотосинтезу в стійких сортів і, навпаки, інгібуванню фотосинтезу в чутливих сортів.

З'ясовано, що роль фотодихання в регуляції фотосинтезу за високотемпературного стресу пов'язана зі змінами активності РБФК/О і швидкості регенерації РБФ в циклі Кальвіна.

Практичне значення одержаних результатів. У роботі представлені нові дані стосовно фізіологічних характеристик, які є визначальними для продуктивності й стійкості до абіотичних стресів у рослин пшениці й винограду. Показано, що фотодихання є необхідним компонентом високої стійкості у посухостійких сортів степового екотипу. Одержані в роботі результати можна використати для розробки методів попередньої оцінки продуктивності і стійкості рослин для селекційно-генетичних програм і практики сільськогосподарського виробництва. Представлені в дисертації матеріали можуть бути використані при викладанні фізіології та екології рослин у вищих навчальних закладах.

Особистий внесок здобувача. Автор особисто розробив концепцію наукових досліджень, визначив мету, завдання, об'єкт і предмет досліджень, спланував та виконав експеримети, провів аналіз і узагальнення отриманих результатів, підготував матеріали наукових публікацій за темою дисертації до друку. Нові теоретичні й експериментальні ідеї дисертаційної роботи належать автору. Основні експериментальні результати, представлені в дисертації, отримані автором самостійно. У виконанні окремих експериментів брали участь співробітники відділів фізіології та екології фотосинтезу, водного режиму, фізіології мінерального живлення Інституту фізіології рослин і генетики НАНУ, лабораторії біології рослин Університету Данді (Велика Британія) та лабораторії фізіології рослин біологічного факультету Університету Балеарських островів (Пальма де Майорка, Іспанія). Результати цих робіт викладені в спільних публікаціях, авторство здобувача в яких становить 50-90 %.

Апробація роботи. Основні наукові результати за матеріалами дисертаційної роботи були представлені на: Міжнародній конференції “Фотосинтез і фотобіологія” (Пущино, 1991); Final Symposium of European Open-Top Chamber Programme “Effects of air pollution on agricultural in Europe” (Pervunen, Belgium, 1992); II з'їзді Українського товариства фізіологів рослин (Київ, 1993); Міжнародній науковій конференції “Навколишнє середовище і здоров'я” (Чернівці, 1993); 9^th Congress of Federation of European Societies of Plant Physiology (Brno, Czech Republic, 1994); Міжнародній нараді “Актуальні питання фізіології рослин в аспекті екологічних проблем України” (Київ, 1995); Міжнародній конференції “Біоенергетика фотосинтезу” (Пущино, 1996); 10^th Congress of Federation of European Societies of Plant Physiology (Florence, Italy, 1996); ІІІ щорічному симпозіумі “Фізико-хімічні основи фізіології рослин і біотехнології (Москва, 1997); IV з'їзді Товариства фізіологів рослин Росії (Москва, 1999); 12^th Congress of Federation of European Societies of Plant Physiology (Budapest, Hungary, 2000); 13^th Congress of Federation of European Societies of Plant Physiology (Heraklion, Greece, 2002); Міжнародній конференції “ Фотосинтез і продукційний процес” (Київ, 2002); Annual Main Meeting of the Society of Experimental Biology (Edinburgh, UK, 2004). Матеріали дисертації доповідалися на науково-теоретичних семінарах Інституту фізіології рослин і генетики НАН України, Коледжу біологічних наук Університету Данді (Велика Британія) та біологічного факультету Університету Балеарських островів (Іспанія).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Основні експерименти проводили на рослинах різних видів і сортів пшениці (Triticum L.) вітчизняної та зарубіжної селекції. Крім того окремі дослідження здійснювали на 3-5-річних рослинах різних сортів винограду справжнього (Vitis vinifera L.). В експериментах використовували молоді повністю сформовані листки, які щойно закінчили ріст.

Інтенсивність СО₂- і Н₂О-газообміну визначали за допомогою iнфpачеpвоного газоаналiзатоpа ОА-5501 (Смоленський ЗЗА, Росія) і мiкpопсихpометpа з використанням відкритої газометричної установки та лампи pозжаpювання КГ 220-1000 iз свiтлофiльтpом з 0,5 %-ного pозчину CuCl₂ в якості джерела світла, а також портативних інфрачервоних газоаналізаторів CIRAS (PP Systems, Hitchin, UK) чи Li-6400 (Li-Cor Inc., Lincoln, NE). Інтенсивність фотодихання оцінювали різними методами: за величиною піку виділення СО₂ протягом першої хвилини після виключення світла, за інтенсивністю виділення СО₂ в повітря без вуглекислого газу і екстраполяцією лінійної частини залежності інтенсивності фотосинтезу від внутрішньолисткової концентрації СО₂ (С_і) в точку перетину з віссю ординат.

Параметри світлоіндукованої флуоресценції хлорофілу вимірювали за допомогою амплітудно модульованого флуориметра FMS1 (Hansatech, King's Lynn, UK), використовуючи стандартні протоколи, або однопроменевої установки з використанням ртутної дугової лампи ДРШ-250-2М як джерела збуджувального світла. В останньому випадку флуоресценція хлорофілу відокремлювалася від збуджувального випромінювання синьо-зеленим світлофільтром СЗС-3 і фіксувалася за допомогою монохроматора МДР-2 на довжині хвилі 685 нм.

Кількісні характеристики лімітуючих ланок фотосинтетичної асиміляції СО₂: максимальну карбоксилювальну активність РБФК/О (V_cmax), максимальну інтенсивність електронного транспорту, спрямованого на регенерацію РБФ (J_max) та інтенсивність використання тріозофосфатів (V_tpu) визначали за допомогою математичної моделі С₃-фотосинтезу, запропонованої Фаркухаром і спіавт. [von Caemmerer, 2000]. Для цього результати експериментально отриманих залежностей асиміляції СО₂ від С_і апроксимували функціями моделі, використовуючи пакет програмного забезпечення `Photosyn Assistant Ver. 1.1.2' (Dundee Sci., Dundee, UK). Максимальну квантову ефективність асиміляції СО₂ (ФСО₂) визначали за ступенем нахилу (величиною кутового коефіцієнту) початкової лінійної ділянки світлової залежності фотосинтезу. Оксигеназну активність РБФК/О (V_o), інтенсивність електронного транспорту, спрямованого на синтез РБФ (J_c) та їх температурну залежність розраховували, базуючись на кінетичних властивостях РБФК/О з використанням загально прийнятих математичних моделей і констант [Sharkey et al., 2007].

Активність і активаційний статус РБФК/О визначали радіометрично за швидкістю фіксації ¹⁴С. Для характеристики активаційного стану РБФК/О визначали початкову активність ферменту (V_i) безпосередньо після швидкої гомогенізації зразка, повну активність (V_t) після активації магнієм і високою концентрацією НСО₃^- і максимальну активність (V_m) після видалення щільнозв'язаних інгібіторів з реакційних центрів ферменту при інкубуванні зразків в розчині сульфату натрію. Відношення V_і до V_t характеризує ступінь активації РБФК/О in vivo, який регулюється спеціальним ферментом РБФК/О-активазою. Чаcтку блокованих інгібітором реакційних центрів можна розрахувати за формулою:

І = (1 - V_t/V_m) · 100 %.

Фотосинтетичний метаболізм ¹⁴С вивчали, визначаючи інтенсивність накопичення радіоактивної мітки в продуктах фотосинтезу після різних за тривалістю експозицій фотосинтезуючого листа в повітрі з ¹⁴СО₂. Водно-спиртовий екстракт листкових пластинок розділяли на кислу, лужну і нейтральну фракції, послідовно пропускаючи його через хроматографічні колонки з катіонообмінною та аніонообмінною смолами. Амінокислоти, що містились в лужній фракції, розділяли двомірною тонкошаровою хроматографією [Pillay, Mehdi, 1970), з кислої фракції виділяли органічні кислоти, а з нейтральної - розчинні вуглеводи одномірною тонкошаровою хроматографією (Ахрем, Кузнецова, 1964). Експорт фотоасимілятів з листка і їх розподіл в рослині досліджували, визначаючи накопичення радіоактивної мітки в окремих органах рослини через 24 години після закінчення експозиціїї з ¹⁴СО₂. Для цього зразки тонко розмелювали і вимірювали вміст ¹⁴С після кислотного озолення і абсорбції СО₂ етаноламіном [Coleman, Fry, 1991]. Радіоактивність визначали за допомогою сцинтиляційного лічильника.

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Варіабельність інтенсивностей фотосинтезу і фотодихання прапорцевого листка у фазу цвітіння в рослин різних видів і сортів пшениці. Дослiдження проводили на 16 видах і сортах пшениці ярого типу, що різнилися за продуктивністю, ступенем окультуреності й плоїдності; зокрема сортах гексаплоїдної м'якої пшениці (Triticum aestivum L.): Рання 93, Харківська 6, Харківська 2, Опал, Харківська 93 і Саратовська 29; сортах тетраплоїдної твердої пшениці (T. durum): Харківська 46 і Народна; слабо окультурених гексаплоїдному виді T. sphaerocoсcum, тетраплоїдних видах: T. dicoccum, T. turgidum, T. persicum і T. aethiopicum та диплоїдному виді T. monococcum; дикорослих тетраплоїдних видах: T. dicoccoides і T. timopheevii. Рослини виpощували у вегетацiйному будиночку в посудинах, що вмiщували 7 кг сухого гpунту, удобpеного повною сумішшю Кнопа, яку вносили пpи наповненнi посудин грунтом i в фазу виходу в тpубку з розрахунку 1 г дiючої pечовини на посудину.

Досліджені види і сорти значно різнилися за габітусом, параметрами СО₂-газообміну і показниками продуктивності головного пагона та цілої рослини, демонструючи широкий спектр гено- і фенотипної варіабельності в роді Тriticum. Результати вимірювань інтенсивності асиміляції СО₂ наведені в таблиці 1. Вищою активністю фотосинтезу, як правило, відзначалися дикоросла двозернянка T. dicoccoides, слабоокультурений диплоїдний вид T. monococcum і окремі сорти м'якої пшениці - Харківська 2 і Харківська 6. В той же час для сорту м'якої пшениці Опал були характерними відносно нижчі величини інтенсивності фотосинтезу, а найнижчі значення фотосинтезу спостерігалися в тетраплоїдної слабоокультуреної форми T. turgidum.

Таблиця 1. Варіабельність параметрів СО₂-газообміну прапорцевого листка на світлі в досліджених вибірках видів і сортів пшениці

Разом з тим, величини інтенсивності асиміляції СО₂ в окремих видів і сортів дуже сильно варіювали залежно від року проведення експерименту, що, очевидно, пов'язано з неоднаковим темпом проходження фаз розвитку в рослин різних генотипів, високою мінливістю погодних умов протягом вегетаційного періоду та сильним впливом цих чинників на стан фотосинтетичного апарату й напруженість донорно-акцепторних зв'язків у прапорцевого листка. В межах окремого експерименту фенотипна варіабельність інтенсивності фотосинтезу становила від 25 до 77 % (табл. 1), а розрахована за кількарічними середніми даними генотипна варіабельність - близько 70 %. Середня для досліджених видів і сортів варіабельність в залежності від року проведення експерименту дорівнювала майже 50 %.

Водночас, закономірних статистично значимих відмінностей в інтенсивності фотосинтезу залежно від рівня плоїдності чи ступеня окультуреності не було виявлено. В середньому тетраплоїдні види мали інтенсивність фотосинтезу на 6 % нижчу за гексаплоїдних, а слабоокультурені види - майже на 8 % нижчу, ніж культурні сорти і дикорослі види. Загалом за даними дисперсійного аналізу сила впливу генотипу на величину інтенсивності асиміляції СО₂ в наших дослідах була не високою, близько 39 % (Р = 0,237).

Тим не менше висока фенотипна варіабельність інтенсивності фотосинтезу, проявлена в окремих експериментах, забезпечила можливість вивчення кореляційних зв'язків між цим інтегральним показником і ключовими параметрами фотосинтетичного апарату та була коректною експериментальною базою для дослідження ролі окремих процесів чи компонентів фотосинтетичного апарату в регуляції його активності.

Як і інтенсивність асиміляції СО₂, швидкість фотодихання істотно різнилася залежно від генотипу і року проведення експерименту. Найвищі значення були характерні для культурних сортів м'якої пшениці, а найнижчі для сортів твердої пшениці. Варіабельність активності фотодихання в окремому експерименті коливалася від 29 до 121 %, а обчислена за кількарічними середніми даними генотипна варіабельність була дещо вищою, ніж для фотосинтезу і становила майже 95 % . В той же час варіабельність фотодихання залежно від року проведення експерименту в середньому для досліджених видів і сортів дорівнювала приблизно 39 % і була меншою порівняно з фотосинтезом. За даними дисперсійного аналізу генотипна детермінованість інтенсивності фотодихання була істотно вищою і статистично достовірною, сила впливу генотипу становила майже 65 % (P = 0,009), що вказує на можливість використання даного показника для характеристики генотипу.

На відміну від фотосинтезу для фотодихання спостерігалися закономірні відмінності залежно від плоїдності й окультуреності генотипу. В середньому за інтенсивністю фотодихання гексаплоїдні види на 28 % перевищували тетраплоїдні і приблизно на таку ж величину культурні сорти переважали дикорослі види.

Виділення СО₂ в процесі фотодихання було суттєвим чинником зниження продуктивності фотосинтезу. Середня величина фотодихання відносно фотосинтезу коливалася від 18 % у T. persicum до 38 % у T. turgidum. Найімовірніше варіабельність відносної величини фотодихання була зумовлена різною активністю альтернативних реакцій декарбоксилювання похідних гліколату. Слід зауважити, що застосований в цих експериментах метод, який грунтується на вимірюванні післясвітлового викиду СО₂, певною мірою занижує результати. Тому реальні втрати асимільованого СО₂ внаслідок фотодихання напевне були ще вищими.

Аналіз внутрішніх факторів варіабельності активності асиміляції СО₂ в прапорцевого листка різних видів і сортів пшениці. З метою з'ясування, які саме внутрішні чинники визначають відмінності за активністю фотосинтетичного апарату в рослин досліджуваних видів і сортів, вивчали залежності інтенсивності асиміляції СО₂ від продихової і мезофільної провідності листка та ключових функціональних параметрів фотосинтетичного апарату in vivo, оцінку яких проводили за допомогою математичного аналізу кривих залежності швидкості асиміляції СО₂ від інтенсивності світла і концентрації СО₂. Крім того, в окремій вибірці видів і сортів визначали концентрацію хлорофілу й активність повністю активованої РБФК/О in vitro, для чого зразки відбирали одразу ж після вимірювання газообміну.

Рівень інтенсивності асиміляції СО₂ в рослин досліджених видів і сортів позитивно корелював з величиною продихової провідності для СО₂ в середину листка. Однак відкритість продихів не була причиною відмінностей в інтенсивності фотосинтезу. Про це свідчить відсутність кореляції між інтенсивністю фотосинтезу і концентрацією СО₂ в міжклітинниках і доволі незначні відмінності за С_і. Величина відношення концентрації СО₂ в міжклітинниках до зовнішньої (С_і/С_а), що визначається співвідношенням продихового і мезофільного опорів дифузії СО₂ та є приблизно рівним частці мезофільного лімітування інтенсивності фотосинтезу, дуже мало відрізнялася в досліджених пшениць (коефіцієнт варіабельності 16 %) і була близькою до теоретично передбаченого для С₃-рослин рівня 0,7 [Cowan, Farquhar, 1977]. Загалом в наших експериментах продихове лімітування фотосинтетичної асиміляції СО₂ складало 20 - 30 %.

Значно суттєвіше досліджені види і сорти пшениці відрізнялися за внутрішньоклітинними параметрами фотосинтетичного апарату. Коефіцієнт варіабельності мезофільної провідності листка в дослідженій вибірці становив майже 100 %. G_m дуже тісно позитивно корелювала з інтенсивністю асиміляції СО₂ , що вказує на ключову роль внутрішньоклітинних процесів у формуванні міжгенотипних відмінностей за фотосинтетичною активністю прапорцевого листка пшениць. Відомо, що G_m характеризує, в першу чергу, карбоксилазну активність РБФК/О, але також істотно залежить від інтенсивності фотодихання і в окремих випадках на значення G_m може суттєво впливати величина опору дифузії (транспорту) СО₂ від клітинної стінки до центрів карбоксилювання [von Caemmerer, 2000].

Кореляційний аналіз виявив дуже високу ступінь залежності інтенсивності асиміляції СО₂ від карбоксилазної активності РБФК/О та інтенсивності електронного транспорту, спрямованого на регенерацію РБФ . Величини V_cmax і J_max проявили високу варіабельність в дослідженій вибірці видів та сортів і не залежали від ступеня окультуреності чи плоїдності виду.

Отримані результати свідчать, що відмінності між видами і сортами пшениці за величиною інтенсивності асиміляції СО₂ при високому рівні освітлення та атмосферній концентрації СО₂ зумовлені карбоксилазною активністю РБФК/О і швидкістю регенерації РБФ в циклі Кальвіна. Відповідно до моделі Фаркухара і співавт. активність ресинтезу РБФ визначається інтенсивністю лінійного транспорту електронів або ж лімітуючою ланкою може бути активність деяких редокс-регульованих ферментів, зокрема седогептулозо-1,7-бісфосфатази і фруктозо-1,6-бісфосфатази [von Caemmerer, 2000]. Ключова роль даних ферментів в обмеженні максимальної активності циклу Кальвіна показана на трансгенних рослинах тютюну [Raines, 2003]. Необхідно відзначити тісний позитивний взаємозв'язок між V_cmax і J_max в нашому досліді (r=0,95) і стабільне однакове співвідношення цих параметрів у великої низки С₃-рослин [Medlyn et al., 2002], що вказує на важливість високої збалансованості процесів карбоксилювання і синтезу РБФ для ефективної асмиміляції СО₂.

Зазначимо, що ФСО₂ і вміст хлорофілу в прапорцевому листку також істотно різнилися в досліджених видів і сортів пшениці. Однак їх значення слабо корелювали з інтенсивністю асиміляції СО₂ за високої інтенсивності світла (r становив -0,150 та +0,398 відповідно). Разом з тим середні величини ФСО₂ і вмісту хлорофілу в культурних сортів були відповідно майже на 60 % і 30 % вищі, ніж у слабоокультурених і дикорослих пшениць. Ці особливості, очевидно, свідчать про більшу ефективність трансформації світлової енергії за низького освітлення, пов'язану з вищим вмістом фотосинтетичних пігментів, і вказують на кращу адаптованість фотосинтетичного апарату культурних сортів до більш оптично щільних ценозів порівняно з дикорослими видами.

Взаємозв'язок фотосинтезу, фотодихання і продуктивності в рослин пшениці. Кореляційний аналіз залежностей активностей фотодихання і фотосинтезу прапорцевого листка в фазу цвітіння не виявив стабільного тісного зв'язку між абсолютними величинами інтенсивності цих процесів. Значення коефіцієнту кореляції сильно варіювали залежно від року проведення досліду і конкретної вибірки видів і сортів. Однак доволі чітко проявилася негативна кореляція між інтенсивністю фотосинтезу і рівнем фотодихання відносно фотосинтезу.

Такий характер зв'язків можна пояснити комплексним впливом кількох чинників. Практично однакова величина відношення швидкостей карбоксилазної та оксигеназної реакцій РБФК/О, виявлена для широкого загалу С₃-рослин [Jordan and Ogren, 1983], передбачає позитивну кореляцію швидкостей асиміляції СО₂ і синтезу гліколату та, відповідно, незмінність відносної величини останнього. Водночас різна активність декарбоксилювання похідних гліколевої кислоти змінює стехіометрію фотосинтезу і фотодихання та зумовлює негативну залежність між фотосинтезом і відносним рівнем фотодихання.

Крім того, як буде продемонстровано нижче, більші витрати асимільованого вуглецю на фотодихання при порушенні донорно-акцепторного балансу рослини можуть сприяти підтриманню активності фотосинтетичного апарату і маскувати зазначену негативну залежність. Поєднання цих взаємозв'язків і взаємовпливів в результаті призводить до відсутності чи нестабільності кореляції між абсолютними величинами інтенсивності фотосинтезу і фотодихання.

Інтенсивність фотосинтезу прапорцевого листка в наших дослідах не корелювала з зерновою продуктивністю рослин. На 4 представлені об'єднані результати 3-річних експериментів, де варіабельність показників зумовлена як генотипом, так і умовами вирощування. Відсутність зв'язку між інтенсивністю фотосинтезу і продуктивністю є цілком типовою для виборок з участю дикорослих видів, для яких властива невелика площа і висока фотосинтетична активність листка. Разом з тим для інтенсивності фотодихання була відстежена тісна позитивна кореляція з зерновою продуктивністю колоса і всієї рослини як в окремих експериментах, так і в об'єднаній вибірці.

Отримані результати свідчать, що позитивний зв'язок інтенсивності фотодихання прапорцевого листка в фазу цвітіння та продуктивності не залежить від поточної активності фотосинтетичного апарату і не опосередковується впливом рівня асиміляції СО₂ в цей період на врожай. Особливо цікаво відзначити, що активність фотодихання прапорцевого листка в фазу цвітіння не залежала від озерненості колоса, але позитивно корелювала з виповненістю зерна і К_госп - елементами продуктивності, які формуються впродовж пізніших фаз розвитку (5). Можна припустити, що інтенсивність фотодихання пов'язана із збереженням високого рівня активності фотосинтетичного апарату під час наливу зерна і здатністю рослин формувати значний фонд депонованих асимілятів, що реутилізуються для виповнення зерна в кінці вегетаційного періоду.

Суперечливий характер взаємозв'язків між фотодиханням і фотосинтезом прапорцевого листка в фазу цвітіння та зерновою продуктивністю стає більш зрозумілим при їх розгляді в контексті функціонування донорно-акцепторної системи рослини. Даний період онтогенезу рослин пшениці характеризується уповільненням росту (вегетативний ріст уже, в основному, завершений, а налив зерна ще не почався) на фоні максимального розвитку асиміляційного апарату, що призводить до перевищення сумарної асиміляції над потребами росту і виникнення надлишку асимілятів, який депонується в стеблі й листках.

Проведений кореляційний аналіз для вибірки різних видів і сортів пшениці виявив істотно відмінний характер взаємозв'язків фотосинтезу та фотодихання прапорцевого листка з характеристиками донорно-акцепторної системи головного пагона в фазу цвітіння рослин.

Таблиця 2. Коефіцієнти кореляції між показниками СО₂-газообміну і характеристиками донорно-акцепторної системи рослини в фазу цвітіння і продуктивності головного пагона для різних видів і сортів пшениці

Кількість квіток у колосі, параметр, що характеризує потенційний запит на асиміляти з боку основного атрагуючого центру пагона, позитивно корелювала з показниками продуктивності в фазу повної стиглості, масою зерен і загальною масою пагона (табл.2), хоча не було практично жодної кореляції з масою 1000 зерен чи К_госп. Водночас, кількість квіток дуже тісно позитивно корелювала з площею прапорцевого листка, але слабо негативно з інтенсивністю фотосинтеза і слабо позитивно з інтенсивністю фотодихання.

Отже, для дослідженої вибірки генотипів різна величина потенційного запиту на асиміляти, сформована кількістю квіток в колосі, забезпечувалася відповідними розмірами (площею) фотосинтетичного апарату, а не його активністю. Площа прапорцевого листка тісно позитивно корелювала з масою і кількістю зерен у колосі. Разом з тим, інтенсивність фотосинтезу негативно залежала від площі листкової пластинки (r = -0,367), в той час як інтенсивність фотодихання - позитивно (r = 0,400). Можна припустити, що величина інтенсивності асиміляції СО₂ регулювалася таким чином, щоб формувати необхідну продуктивність фотосинтезу при заданих розмірах фотосинтетичного апарату і потребах в асимілятах. Хоча механізм такої регуляції є доволі складним і не до кінця зрозумілим, основним регуляторним чинником вважається рівень асимілятів у фотосинтезуючих клітинах [Чиков, 1987; Киризий, 2004]. В зв'язку з цим був проаналізований взаємозв'язок досліджених параметрів із вмістом розчинних вуглеводів у прапорцевому листку.

Особливо тісна залежність зафіксована для величини інтенсивності фотодихання відносно фотосинтезу. Результати свідчать, що інтенсивність асиміляції СО₂ прапорцевого листка пшениці в фазу цвітіння може знаходитися під контролем рівня асимілятів у листку і регулюватися величиною запиту на асиміляти. Звідси випливає, що нестійка і швидше негативна кореляція інтенсивності фотосинтезу з зерновою продуктивністю є наслідком тісної генетично зумовленої відповідності між потенційною величиною запиту на асиміляти (кількість квіток) і площею листка, з одного боку, та негативної або компенсаторної залежності між фотосинтетичною активністю і розмірами фотосинтетичного апарату з іншого.

Рівень асимілятів у листку відіграє також ключову роль і в регуляції фотодихання. Прикметно, що найвищий ступінь кореляції виявлено саме з відносною величиною фотодихання, що вказує на посилення активності додаткових джерел декарбоксилування похідних гліколату у генотипів з вищим вмістом цукрів у листку. Це призводить не тільки до підвищення абсолютної активності фотодихання, але також зумовлює зниження інтенсивності видимого фотосинтезу, що знаходить відображення в негативній залежності між зазначеними параметрами (3).

Отримані результати узгоджуються із висловленим раніше припущенням, що за надлишку асимілятів посилення фотодихання може слугувати засобом зниження ефективності асиміляції СО₂ при збереженні високої активності фотосинтетичного апарату (фотохімічних процесів і електронного транспорту) [Чиков, 1987]. Це дозволяє уникнути інгібування фотосинтетичного апарату за типом негативного зворотного зв'язку, його фотодеструкції при яскравому освітленні та забезпечує більшу тривалість його функціонування. Очевидно збереження фотосинтетичної активності прапорцевого листка в період наливу зерна завдяки вищій активності фотодихання лежить в основі кореляції фотодихання з масою 1000 зерен.

Роль фотодихання в регуляції фотосинтетичного метаболізму СО₂ при зміні донорно-акцепторного балансу в рослин ярої пшениці. Участь фотодихання в регуляції фотосинтетичної асиміляції СО₂ за надлишку асимілятів вивчали в експериментах з видаленням основних атрагуючих центрів рослини - колоса і бічних пагонів у двох сортів ярої м'якої пшениці Саратовська 29 і Опал. Видалення атрагуючих центрів у фазу цвітіння не спричиняло певних змін інтенсивності асиміляції СО₂ в прапорцевого листка в обох досліджених сортів, що, очевидно, пов'язано із здатністю ефективно депонувати асиміляти в стеблі в даний період. У фазу молочної стиглості реакція фотосинтезу прапорцевого листка на видалення атрагуючих центрів у досліджених сортів була принципово відмінною (табл. 3). У Опалу інтенсивність асиміляції СО₂ не змінювалася, а в сорту Саратовська 29 зменшувалася на 36 %. Інтенсивність фотодихання в першого сорту зростала на 39 %, а в другого підвищувалася тільки на 11 % і статистично достовірно не відрізнялася від контролю. Величина варіабельної флуоресценції, що характеризує потенційну активність ФСІІ, в сорту Опал не змінювалася при видаленні атрагуючих органів, а в Саратовської 29 вона істотно знижувалася. Отже, більше посилення фотодихання за надлишку асимілятів в сорту Опал, ніж в сорту Саратовська 29, супроводжувалося ліпшим збереженням фотосинтетичної функції прапорцевого листка.

Таблиця 3. Вплив видалення колоса головного пагона і бічних пагонів на параметри СО₂-газообміну на світлі (мг СО₂/(дм²год) і варіабельну флуоресценцію, F_v/F_o (ум.од.), в листках ярої пшениці

З метою виявлення особливостей фотосинтетичного метаболізму і ролі фотодихання в його регуляції в прапорцевому листку сорту Саратовська 29 вивчали динаміку накопичення асимільованого ¹⁴С в основних продуктах фотосинтезу та інтермедіатах гліколатного шляху за дії інгібітора фотодихання - гідразиду ізонікотинової кислоти (ГІК), який блокує перетворення двох молекул гліцину на молекулу серину за участю гліциндекарбоксилази.

Введення інгібітора в листок з транспіраційним током на 28 % пригнічувало активність асиміляції СО₂ в контрольних рослин, а в дослідних рослин зниження фотосинтезу за дії інгібітора було статистично недостовірним. Аналіз накопичення ¹⁴С в основних фракціях метаболітів виявив, що видалення атрагуючих центрів хоча і більш ніж в 2,5 раза зменшувало синтез цукрів у листку, проте дуже слабко впливало на розподіл асимільованого вуглецю між продуктами фотосинтезу (7). Відносний вміст ¹⁴С в цукрах дещо знижувався у варіанті без атрагуючих центрів, але різниця з контролем була статистично недостовірною. При цьому практично не змінювалося відносне включення ¹⁴С в загальний пул амінокислот, суму фосфорних ефірів цукрів (ФЕЦ) і органічних кислот та крохмаль. Відповідно дуже слабко і статистично недостовірно знижувалася величина відношення вмісту ¹⁴С в цукрах до амінокислот і суми ФЕЦ та оргкислот.

Введення в листок гідразиду ізонікотинової кислоти суттєво змінювало розподіл асимільованого вуглецю в основних фракціях метаболітів. У контролі за дії інгібітора на 46 % зменшувалося включення ¹⁴С в розчинні вуглеводи і на 18 % в ФЕЦ, але на 36 % зростало в амінокислоти. За вмістом асимільованого вуглецю величина відношення цукри/амінокислоти зменшувалася більш ніж в два рази, а цукри/ФЕЦ - на 22 %. У варіанті з видаленими атрагуючими центрами введення інгібітора, навпаки, посилювало відносне включення асимільованого вуглецю в цукри, дещо зменшуючи включення в ФЕЦ, і не змінювало відносний вміст “мітки” в амінокислотах. Величина відношення цукри/амінокислоти зростала на 60 %, а цукри/ФЕЦ - на 72 %.

Видалення колосу і бічних пагонів не змінювало відносну сумарну величину включення ¹⁴С в метаболіти гліколатного шляху, хоча суттєво змінювало гліколатний метаболізм у листках пшениці. Блокування перетворення гліцину на серин у листках контрольного варіанта призводило до різкого накопичення ¹⁴С в гліцині, що супроводжувалося зменшенням радіоактивності серину. Величина відношення радіоактивностей гліцин/серин у листку контрольного варіанта з інгібітором після 15 с експозиції з ¹⁴СО₂ була в 16 разів вищою за аналогічний показник у листку без інгібітора (8). Водночас у рослин без атрагуючих центрів інгібітор гліциндекарбоксилази значно менше впливав на накопичення “мітки” в серині. Відношення гліцин/серин у листках даного варіанта, оброблених інгібітором, було всього в 1,6 раза вищим, ніж у листках без інгібітора після 15 с експозиції і практично однаковою після 60 с.

Характерні відмінності проявилися також при порівнянні радіоактивностей гліколату і гліцерату, відповідно первинного і кінцевого інтермедіатів “класичного” замкнутого гліколатного шляху. Видалення атрагуючих центрів різко зменшувало відношення активностей гліколат/гліцерат у результаті пришвидшення включення ¹⁴С в гліцерат. Інгібітор гліколатного шляху підвищував величину даного відношення в контрольному варіанті і дещо знижував його в дослідному.

Отримані результати свідчать, що в прапорцевому листку рослин пшениці з видаленими колосом і бічними пагонами гліцерат не був кінцевим продуктом гліколатного шляху, оскільки “мітився” ¹⁴С так само швидко, як і первинний продукт гліколат, а накопичення “мітки” не залежало від блокування гліколатного шляху на ділянці гліцин-серин. Характер включення ¹⁴С в зазначені метаболіти за дії інгібітора чітко вказує на активізацію зворотної послідовності реакцій гліколатного шляху (3-ФГК - гліцерат - гідроксипіруват - серин) в листках рослин з видаленими атрагуючими центрами. Можна припустити, що причиною такої активізації в листках рослин без основних атрагуючих центрів було уповільнення використання тріозофосфатів для синтезу сахарози і відповідно посилення дефосфорилування їх попередника 3-ФГК з утворенням гліцерату. З іншого боку, активізація метаболізму гліцерату в зворотному напрямку має невід'ємним наслідком накопичення в пероксисомах гліоксилату і гідроксипірувату, декарбоксилування яких під дією Н₂О₂ вважається найімовірнішим додатковим джерелом СО₂ при фотодиханні, що пояснює підвищення як абсолютного рівня фотодихання, так і співвідношення фотодихання/фотосинтез за умов надлишку асимілятів.

Фотосинтез і фотодихання при поліпшенні мінерального живлення рослин. Взаємозв'язок фотодихання, фотосинтезу і продуктивності вивчали у вегетаційних дослідах при удобренні рослин озимої пшениці мінеральним і органічними видами добрив, а також при внесенні мікроелемента літію, для якого показана оптимізуюча дія на процеси азотного живлення [Ткачук, Богдан, 2000]. У дослідах з різними видами добрив контролем слугували неудобрені рослини пшениці сорту Іллічівка, варіантами досліду були: NPK (розчин Кнопа) - по 0,8 г кожного елемента; гній - 88 г, з яких азоту 1,4 г; сестон - 19 г, з яких 1,4 г азоту. Літій вносили в грунт перед посівом по 5 і 10 мг/кг грунту або обробляли насіння з розрахунку 125 мг/кг насіння. Вимірювання СО₂-газообміну проводили на прапорцевому листку.

Відсутність удобрення рослин в умовах нашого досліду спричинювала слабкий ріст пагона і формування дрібних ксероморфних листків. Внесення добрив, як органічних, так і мінеральних, сприяло потужному розвитку рослин загалом і листкового апарату. Зокрема площа пластинки прапорцевого листка в контролі без добрив була в 3,3 раза меншою, ніж у варіанті з NPK, і в 3,7 раза меншою, ніж в удобрених сестоном рослин (табл. 4). При внесенні гною еффект був істотно меншим 188 % порівняно з контролем. В удобрених рослин значно

Таблиця 4. Вплив умов живлення на морфо-фізіологічні параметри прапорцевого листка озимої пшениці

більшою була і маса прапорцевого листка, однак за величиною питомої маси листка (ПМЛ) контрольні рослини перевищували удобрені.

Водночас, інтенсивність асиміляції СО₂ в розрахунку на одиницю площі прапорцевого листка у фазу цвітіння у варіанті без добрив була найвищою, достовірно переважаючи за цим показником рослини, удобрені NPK і сестоном (9). Попри те, загальна фотосинтетична продуктивність цілого прапорцевого листка була істотно більшою в удобрених рослин. Швидкість асиміляції СО₂ в розрахунку на весь прапорцевий листок у неудобрених рослин була в 2,3 раза нижчою порівняно з варіантом удобрення мінеральним NPK і в середньому в 1,9 раза - органічними добривами.