Публикации
Гроупедия
Перейти к содержанию

Поиск сообщества

Показаны результаты для тегов 'фотосинтез'.

  • Поиск по тегам

    Введите теги через запятую.
  • Поиск по автору

Тип контента


Форумы

  • Администрация
    • ПРАВИЛА ФОРУМА
    • Обратная связь
  • Публикации
    • Новости
    • Тенденции
    • Интервью
    • Исследования
    • События
    • Ретроспектива
  • Растениеводство
    • Я – новичок
    • Жизненный цикл. От семечки до урожая
    • Вода, почва, удобрения
    • Проблемы растений
    • Гроубокс и оборудование
    • Аутдор
    • Гидропоника и кокосовый субстрат
    • Микрогров/стелс
    • Сорта, генетика, бридинг
    • DIY и гроухаки
    • Культура употребления
    • Видео и книги
    • Ситифермерство
    • Техническое коноплеводство
    • Шруминг
    • English Growers Area
  • Гроурепорты
  • Конкурсы
  • Семена
  • Оборудование и удобрения
  • Девайсы для курения
  • Грибы
  • Свободное общение

Категории

  • Все публикации
    • Новости
    • Тенденции
    • Интервью
    • События
    • Истории
    • Конкурсы
    • Видео
  • О нас
  • Важное
  • Акции гроурынка
  • Гроупедия
    • Гроупедия
    • Я - новичок
    • Жизненный цикл
    • Вода и водоподготовка
    • Почва и субстраты
    • Удобрения/стимуляторы
    • Сорта и генетика
    • Проблемы растений
    • Тренировка растений
    • Гроубокс / Гроурум / Микро / Стелс
    • Освещение
    • Гидропоника
    • Органика
    • Открытый грунт (Аутдор)
    • Своими руками (Handmade / DIY)
    • Культура употребления
    • Видеотека
    • Энтеогены
    • Библиотека
    • Кулинария
    • Медицина
    • Топы / подборки
    • Лайфстайл
    • Исследования
    • Ситифермерство
    • Гроухаки
    • История
    • Экстракты
    • Юридическая безопасность
    • Техническое коноплеводство
    • Другое
    • Все статьи
  • Шпаргалка
  • Архив лунного календаря
  • Оборудование и удобрения
    • Онлайн гроушопы
    • Физические магазины
    • Оборудование
    • Удобрения
    • Магазины оборудования и удобрений в странах СНГ
  • Семена
    • Сидшопы
    • Сидбанки
    • Бридеры
  • Гороскоп
  • Девайсы
  • Грибы

Поиск результатов в...

Поиск контента, содержащего...


Дата создания

  • Начало

    Конец


Дата обновления

  • Начало

    Конец


Фильтр по количеству...

Регистрация

  • Начало

    Конец


Группа


Telegram


Сайт


ICQ


Jabber


Skype


Город


Интересы

  1. Эта статья является частью темы исследования "За дымом и зеркалами: Размышления об улучшении производства каннабиса и изучении медицинского потенциала." (ред. Growing Practitioner) Данный материал представляет собой выдержку из основной Оригинальной Исследовательской статьи. (Для удобства изучения материала в конце имеется словарик аббревиатур.) Урожайность, эффективность и фотосинтез листьев каннабиса по-разному реагируют на повышение уровня освещенности в помещении. После недавней легализации медицинского и рекреационного использования каннабиса (Cannabis sativa) во многих регионах мира возник высокий спрос на исследования, направленные на повышение урожайности и качества. Учитывая скудость научной литературы по этой теме, в этом исследовании изучалась взаимосвязь между интенсивностью света (LI) и фотосинтезом, урожайностью соцветий и качеством соцветий каннабиса, выращенного в закрытых помещениях. После вегетативного выращивания в течение 2 недель при плотности потока фотосинтетических фотонов на уровне полога (PPFD) ≈425 мкмоль·м-2·с−1 и фотопериоде 18/6, а также 12-ти недельного выращивания при фотопериоде 12/12 (“цветение”) при PPFDs на уровне навеса в диапазоне от 120 до 1800 мкмоль·м−2·с−1, обеспечиваемый светоизлучающими диодами. Кривые световой реакции листьев варьировались как в зависимости от локализованного (т.е. на уровне листьев) PPFD, так и во времени на протяжении всего цикла цветения. Таким образом, был сделан вывод, что реакция листьев на свет не является надежным предиктором реакции всего растения на LI, особенно урожайности. Это может быть особенно очевидно, учитывая, что урожайность сухих соцветий линейно возрастала с увеличением PPFD на уровне кроны до 1800 мкмоль·м-2·с−1, в то время как фотосинтез на уровне листьев насыщался значительно ниже 1800 мкмоль·м−2·с−1. Плотность верхушечного соцветия и индекс урожайности также увеличивались линейно с увеличением LI, что приводило к получению тканей более высокого качества, пригодных для продажи, и меньшему количеству лишних тканей для утилизации. Не было выявлено влияния обработки интенсивностью света (LI) на активность каннабиноидов, в то время как наблюдались незначительные эффекты обработки LI на активность терпенов. Коммерческие производители каннабиса могут использовать эти модели светового отклика для определения оптимальной LI для своей производственной среды для достижения наилучшей экономической отдачи; балансируя затраты на ввод с коммерческой ценностью их продуктов из каннабиса. Вступление Лекарственный сативный каннабис (т.е. генотипы, выращиваемые из-за высокого содержания каннабиноидов; далее - каннабис) часто выращивают в закрытых помещениях, чтобы обеспечить полный контроль над условиями окружающей среды, что важно для производства устойчивых лекарственных растений и продуктов (Управление Организации Объединенных Наций по борьбе с наркопреступностью, 2019; Чжэн, 2020). Полная зависимость от электрического освещения для выращивания растений дает производителям возможность управлять морфологией, урожайностью и качеством урожая с помощью света. Однако затраты, связанные с освещением, составляют ≈60% от общей энергии, используемой для выращивания каннабиса в помещении (Mills, 2012; Evergreen Economics, 2016); что делает освещение посевов одной из наиболее существенных затрат на выращивание каннабиса в помещении. С недавней общенациональной легализацией в Канаде (среди многих других регионов мира) ожидается, что спрос на энергию для выращивания каннабиса в помещениях будет быстро расти, поскольку отрасль интенсифицирует производство для удовлетворения растущего спроса (Sen and Wyonch, 2018). Существует множество факторов, определяющих стоимость производства фотосинтетически активного излучения (ФАР) для выращивания каннабиса в помещении. Эти факторы включают в себя: капитальные затраты и затраты на техническое обслуживание осветительных приборов и соответствующей инфраструктуры, эффективность преобразования электроэнергии в PAR (обычно называемую эффективностью PAR; в единицах мкмоль (PAR) · Дж−1), управление избыточным теплом и влажностью и равномерность распределения PAR в пологе растений. Наиболее распространенными технологиями освещения, используемыми для выращивания каннабиса в помещениях, являются газоразрядные лампы высокой интенсивности (например, натрий высокого давления) и светоизлучающие диоды (LED) (Mills, 2012; Evergreen Economics, 2016). Эти технологии имеют широко варьирующийся спектр, распространение, номинальную эффективность и капитальные затраты. Однако, независимо от используемой технологии освещения, доминирующим фактором, регулирующим стоимость освещения сельскохозяйственных культур, является целевая интенсивность света на уровне навеса (LI). Одним из распространенных правил в сельскохозяйственном производстве с контролируемой средой является то, что урожайность сельскохозяйственных культур пропорционально увеличивается LI; т.е. так называемое “правило 1%”, согласно которому на 1% больше PAR равно 1% большей урожайности (Марселис и др., 2006). В расчете на лист этот принцип явно ограничен более низкой интенсивностью света, поскольку эффективность использования света [т.е. максимальный квантовый выход; QY, мкмоль(CO2)≈мкмоль-1(PAR)] всех фотосинтезирующих тканей начинает снижаться при LI значительно ниже их точек насыщения светом (LSP; т.е., LI при пиковой скорости фотосинтеза) (Posada et al., 2012). Однако у конопли, выращиваемой в помещении, вполне возможно, что фотосинтез всего растения будет максимальным, когда LI в верхних листьях полога будет близок к их LSP. Частично это объясняется ослаблением PAR между кронами из-за самозатенения; что позволяет листве с нижним пологом функционировать в пределах диапазона LIS, где их соответствующая эффективность использования света оптимизирована (Terashima and Hikosaka, 1995). Это может быть особенно актуально для выращивания в помещении, где относительно небольшие изменения расстояния от источника света могут привести к существенным различиям в лиственной LI (Niinemets and Keenan, 2012). Кроме того, в отличие от многих других культур, выращиваемых в помещении, листья каннабиса, по-видимому, переносят очень высокий LI, даже при воздействии плотности потока фотосинтетических фотонов (PPFD), которая намного выше, чем та, к которой они были акклиматизированы Chandra et al. (2015). Существует небольшое количество рецензируемых исследований, которые связывали LI с эффективностью и урожайностью каннабиса (например, масса сухого зрелого соцветия на единицу площади и времени). Возможно, в наиболее цитируемых исследованиях сообщалось об аспектах однолистного фотосинтеза нескольких сортов и при различных PPFD, концентрации CO2 и температурных режимах (Lydon et al., 1987; Chandra et al., 2011, 2015). Эти работы продемонстрировали, что листья каннабиса обладают очень высокой способностью к фотосинтезу. Однако они имеют ограниченное применение при моделировании фотосинтеза всего полога или прогнозировании урожайности, поскольку фотосинтез одиночных листьев сильно варьируется; зависит от многих факторов во время роста растений, таких как: возраст листьев, их локализованные условия выращивания (например, температура, CO2 и история освещения) и стадия онтогенеза (Murchie et al., 2002; Чжэн и др., 2006; Карвалью и др., 2015; Бауэрле и др., 2020). В то время как производители осветительных приборов долгое время полагались на исследования фотосинтеза листьев каннабиса, чтобы продавать больше светильников производителям каннабиса, их модели лишь косвенно связаны с фотосинтезом, ростом и (в конечном счете) урожайностью всего полога (Kirschbaum, 2011). В некоторых судебных исследованиях использовались различные методы для разработки моделей оценки урожайности от незаконного выращивания каннабиса в закрытых помещениях (Toonen et al., 2006; Vanhove et al., 2011; Potter and Duncombe, 2012; Backer et al., 2019). Эти модели использовали множество входных параметров (например, плотность посадки, площадь произрастания, факторы питания сельскохозяйственных культур и т.д.), Но они полагались на “установленную мощность” (т.е. Вт · м−2) в качестве прокси для LI. Примечательно, что при представлении производительности в виде g·W−1 (т.е. g·m−2/W·m−2) не учитывается мгновенный временной фактор, присущий единицам мощности (т.е. W = J·s−1). Более подходящим показателем выхода было бы также учитывать продолжительность общего времени освещения в течение производственного периода (т.е. ч·сут−1 × сут), таким образом, вычитая единицы времени, приводящие к выходу на единицу потребляемой энергии (например, г·кВтч−1). Кроме того, мощность, интегрированная по площади, напрямую не коррелирует с освещенностью на уровне навеса из-за множества неизвестных факторов, таких как высота подвеса, распределение света и эффективность светильника. Поэтому в этих моделях невозможно точно определить LI на уровне навеса. Eaves et al. (2020) сообщили о линейной зависимости между уровнем LI в пологе (до 1500 мкмоль ·м-2·с−1) и урожайностью; однако у них была только одна обработка LI выше 1000 мкмоль ·м−2·с−1. Кроме того, они сообщили о существенной вариабельности между повторениями в своих моделях урожайности, что указывает на то, что факторы, отличные от LI, могут при некоторых обстоятельствах ограничивать продуктивность сельскохозяйственных культур. Хотя методологические недостатки в этих исследованиях могут ограничить уверенную количественную экстраполяцию их результатов на производственные условия, поразительно, что ни в одном из этих исследований не сообщалось о доказательствах насыщения урожая соцветий при очень высоком LI. Все эти исследования демонстрируют исключительно высокую способность каннабиса превращать PAR в биомассу. Однако существуют также явные пробелы в знаниях о фотосинтезе каннабиса и реакции урожайности на увеличение LI. Кроме того, продукция каннабиса является очень ценным товаром по сравнению с другими культурами, выращиваемыми в закрытых помещениях. Это означает, что производители могут быть готовы согласиться на существенно более высокие затраты, связанные с освещением, чтобы повысить урожайность на ограниченных участках выращивания. Однако максимизация урожайности независимо от затрат не является осуществимой бизнес-моделью для большинства производителей каннабиса; скорее, существует компромисс между затратами на вводимые ресурсы и продуктивностью посевов путем выбора оптимального уровня LI (среди других факторов производства), который позволит максимизировать чистую прибыль. Еще больше усложняет ситуацию то, что производители должны сбалансировать постоянные затраты, которые не зависят от урожайности сельскохозяйственных культур (такие как налог на имущество, арендные ставки, охрана зданий и техническое обслуживание и т.д.), и переменные затраты (такие как вышеупомянутые расходы, связанные с освещением, среди других затрат на выращивание сельскохозяйственных культур), которые могут оказать существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур и выход (Vanhove et al., 2014). Поскольку освещение сельскохозяйственных культур в помещении является компромиссом между затратами на сырье и продуктивностью сельскохозяйственных культур, для производителей крайне важно выбрать оптимальную интенсивность света для их соответствующих производственных условий и бизнес-моделей. Цели этого исследования состояли в том, чтобы установить взаимосвязь между LI на уровне кроны, фотосинтезом на уровне листьев и урожайностью и качеством каннабиса лекарственного типа. Мы исследовали, как стадия роста растений и локализованный внекорневой PPFD (LPPFD; т.е. мгновенный PPFD на уровне листьев) влияют на параметры фотосинтеза и морфологию листьев, а также как выращивание каннабиса при средних PPFD на уровне полога (APPFD; т.е. история освещения) в диапазоне от 120 до 1800 мкмоль ·м−2 ·с−1 повлиял на морфологию растений, урожайность и качество зрелых товарных соцветий. Результаты этого исследования помогут индустрии каннабиса в закрытых помещениях определить, сколько PAR производители каннабиса должны вносить в растительный покров, чтобы максимизировать прибыль при минимизации энергопотребления в рамках своих конкретных производственных сценариев. Материалы и методы. (подробности по этой главе и её пунктам для желающих углубиться можно прочитать по ссылке в оглавлении ) Экспериментальный дизайн PPFD уровни Культура растений Фотосинтез листьев Морфология листьев Урожайность и качество Обработка и анализ данных Результаты Не было обнаружено никаких эффектов CB на фотосинтез листьев, морфологию листьев и параметры после сбора урожая; поэтому данные CB1 и CB2 были объединены для разработки всех моделей, за исключением вторичных метаболитов, которые были измерены только в CB1. Напротив, многие параметры, которые повторялись с течением времени (т.е. в течение недель 1, 5 и 9), демонстрировали различия между неделями; в результате чего разные недели моделировались отдельно. Обратите также внимание, что недельные диапазоны LPPFD варьировались по мере прохождения растениями онтогенеза, поскольку самозатенение от верхних тканей приводило к снижению максимального LPPFD листьев, выбранных для измерений фотосинтеза. Тем не менее, на протяжении всего испытания поддерживался постоянный диапазон APPFDs. Фотосинтез листьев ……… Индекс содержания хлорофилла и морфология растений ……… Урожайность и качество …….. Обработка и анализ данных ……. Обсуждение Урожайность соцветий каннабиса пропорциональна Интенсивности Света. Было предсказано, что урожайность каннабиса будет демонстрировать насыщающую реакцию на увеличение LI, что означает оптимальный диапазон LI для выращивания каннабиса в помещении. Тем не менее, результаты этого испытания продемонстрировали огромную пластичность каннабиса в использовании условий падающего освещения за счет эффективного увеличения товарной биомассы до чрезвычайно высокого уровня для выращивания в помещении (рис. 7А). Даже при атмосферном CO2 линейное увеличение урожайности указывало на то, что доступность фотонов PAR все еще ограничивала фотосинтез всего полога при уровнях APPFD, достигающих ≈1800 мкмоль·м-2·с−1 (т.е. DLI ≈78 моль·м−2·с−1). Эти результаты в целом соответствовали тенденциям других исследований, в которых сообщалось о линейной реакции урожая каннабиса на LI (Vanhove et al., 2011; Potter and Duncombe, 2012; Eaves et al., 2020), хотя в этих предыдущих работах наблюдается значительная вариабельность как относительной, так и абсолютной реакции урожая на LI. Настоящее исследование охватывало более широкий диапазон LI и с гораздо более высокой степенью детализации по сравнению с другими подобными исследованиями. Отсутствие реакции на насыщение урожая при таком высоком LI является важным различием между каннабисом и другими культурами, выращиваемыми в контролируемых условиях (Faust, 2003; Beaman et al., 2009; Oh et al., 2009; Fernandes et al., 2013). Это также означает, что выбор “оптимального” LI для выращивания каннабиса в помещении может быть сделан несколько независимо от реакции его урожая на LI. Эффективно, в пределах практичных уровней PPFD в помещении — чем больше света обеспечивается, тем пропорционально выше будет прирост урожайности. Таким образом, вопрос об оптимальном LI может быть сведен к более практическим функциям экономики и инфраструктурным ограничениям: в принципе, какую мощность освещения может позволить себе установить и эксплуатировать производитель? Это становится компромиссом между постоянными затратами, на которые относительно не влияют урожайность и прибыль (например, затраты на аренду здания / владение им, включая налог на имущество, лицензирование и администрирование), и переменными затратами, такими как затраты на выращивание культур (например, удобрения, электричество для освещения) и рабочая сила. Переменные затраты, очевидно, будут увеличиваться с увеличением LI, но постоянные затраты в расчете на единицу DW должны снижаться одновременно с увеличением урожайности (Vanhove et al., 2014). Каждое производственное предприятие будет иметь уникальный оптимальный баланс между затратами на оборудование и урожайностью; но результаты урожайности в настоящем исследовании могут помочь культиваторам каннабиса определить наиболее подходящую цель для выращивания в их индивидуальных условиях. Читатели должны помнить, что в этом исследовании параметры выхода указаны как истинный сухой вес; товарный урожай можно легко определить, приняв во внимание желаемое содержание влаги в соцветии. Например, для 400 г·м2 сухого продукта соответствующий товарный выход составил бы 440 г·м2 при содержании влаги 10% (т.е. 400 × 1,10). Также важно понимать, что PPFD, который представляет собой мгновенный уровень LI, не обеспечивает полного учета общего потока фотонов, падающего на растительный покров в течение всего производственного цикла. Хотя этот показатель LI широко распространен в индустрии садоводства и может быть наиболее широко соотнесен с предыдущими работами, имеет смысл соотнести урожайность с общим потоком фотонов, получаемым культурой. Исторически это делалось путем соотнесения выхода с установленной мощностью на единицу площади, что приводит к метрике g · W−1 (Potter and Duncombe, 2012), которая может быть более подходящим образом преобразована в выход на единицу потребляемой электрической энергии (g · kWh−1) путем учета фотопериода и длины производственного цикла (Европейский центр мониторинга наркотической зависимости, 2013). Однако, поскольку фотосинтез считается квантовым явлением, урожайность сельскохозяйственных культур может быть более уместно связана с падающими (легко измеряемыми) или поглощенными фотонами и интегрирована по всему производственному циклу (т.е. TLI, моль· м−2) в метрике урожайности, аналогичной QY: г· моль−1. По сравнению с использованием установленной мощности, этот показатель имеет преимущество в том, что сводит на нет влияние различной эффективности светильника (мкмоль · Дж−1), которая продолжает расти, особенно со светодиодами (Nelson and Bugbee, 2014; Kusuma et al., 2020). В настоящем исследовании непосредственно не измерялось потребление энергии, связанное с освещением; однако установленный поток энергии (кВтч·м2) можно оценить по TLI, используя рейтинг эффективности светильника Lumigrow: 1,29 и 1,80 мкмоль·Дж−1, по данным Nelson and Bugbee (2014) и Radetsky (2018) соответственно. Используя среднее значение этих значений (1,55 мкмоль·Дж−1), преобразование из TLI в поток энергии составляет: моль·м−2 × 5,6 = кВтч·м−2. При APPFD 900 мкмоль·м−2·с−1 (т.е. TLI 3149 моль·м−2) модель на рисунке 7А прогнозирует выход 303 г ·м−2, что соответствует эффективности использования энергии 0,54 г· кВтч−1. Для сравнения, удвоение LI до максимального значения APPFD, используемого в этом исследовании, увеличивает выход на 70%, но приводит к снижению эффективности использования энергии на 15%. Каждый производитель должен определить оптимальный баланс между переменными (например, затраты на инфраструктуру освещения и энергию) и фиксированными (например, производственные площади) затратами при выборе уровня навеса LI, который позволит максимизировать прибыль. Увеличение Интенсивности Света Улучшает качество соцветий. Помимо простой урожайности, увеличение LI также повысило качество урожая за счет более высокой плотности верхушечных соцветий (также называемых “кола” в индустрии каннабиса) — важного параметра для рынка цельных почек - и увеличения отношения соцветий к общей биомассе надземной части (рисунки 7B, C). Линейное увеличение индекса урожая и плотности верхушечных соцветий с увеличением LI указывает на сдвиги в распределении биомассы в пользу генеративных тканей; обычная реакция у травянистых растений (Poorter et al., 2019), включая каннабис (Potter and Duncombe, 2012; Hawley et al., 2018). Увеличение этих характеристик при высоком LI может также косвенно способствовать сбору урожая, поскольку соответственно меньше не пригодной для продажи биомассы, подлежащей переработке и утилизации, что является особенно трудоемким аспектом сбора урожая каннабиса. Активность терпенов, состоящих в основном из мирцена, лимонена и кариофиллена, увеличилась примерно на 25%, поскольку APPFD увеличился со 130 до 1800 мкмоль·м−2·с−1 (таблица 2), что может привести к усилению аромата и повышению качества экстрактов (McPartland and Russo, 2001; Nuutinen, 2018). И наоборот, общий выход каннабиноидов увеличивался пропорционально увеличению выхода соцветий, поскольку обработка LI не оказывала влияния на активность каннабиноидов (таблица 1). Аналогичным образом, Поттер и Данкомб (2012) и Ванхове и др. (2011) не обнаружили влияния воздействия LI на активность каннабиноидов (в первую очередь ТГК в этих исследованиях) и приписали увеличение выхода каннабиноидов увеличению распределения биомассы в генеративные ткани при более высоком LI. Другие исследования дали противоречивые результаты о влиянии LI на потенцию. Хоули и др. (2018) не обнаружили влияния положения купола на активность ТГК или КБД в исследовании с субканопическим освещением (SCL), но они обнаружили несколько более высокую активность каннабигерола (CBG) в верхнем куполе в контроле (только верхнее освещение натрием под высоким давлением) и при лечении красно-зелено-синим SCL, но не в красно-синей обработке SCL. Хотя в их результатах невозможно отделить спектр от LI, величина зарегистрированных различий в эффективности, как между положениями навеса, так и между режимами освещения, была относительно незначительной. И наоборот, Намдар и др. (2018) сообщили о том, что, по−видимому, представляет собой вертикальную стратификацию вторичных метаболитов каннабиса, причем самые высокие концентрации обычно обнаруживаются в наиболее отдаленных соцветиях (т.е. ближе всего к источнику света, PPFD ≈600 мкмоль·м-2·с−1). Они приписали это расслоение локализованному LI в разных положениях ветвей, который, как сообщается, был уменьшен на ≥60% на нижних ветвях по сравнению с верхушкой растения. Однако, учитывая отсутствие эффектов лечения LI (в гораздо более широком диапазоне PPFDS) на активность каннабиноидов в настоящем исследовании, вполне вероятно, что на соцветия более высокого порядка действовали другие факторы, такие как задержка созревания и уменьшение выделения биомассы, которые снижали активность в этих тканях (Hemphill et al., 1980; Диггл, 1995). Пластичность морфологии и физиологии листьев каннабиса в ответ на LI и с течением времени. Цели исследований фотосинтеза и морфологии листьев в этом исследовании были двоякими: (1) устранить пробел в знаниях о взаимосвязи между локальным фотосинтезом листьев каннабиса и урожайностью и (2) наблюдать и сообщать об изменениях в физиологии по мере прохождения растением онтогенеза цветения. Общие морфологические, физиологические реакции растений и показатели урожайности хорошо задокументированы при градиентах LI в диапазоне от ниже точки компенсации до DLIs выше 60 моль·м−2·д−1. Недавно были собраны ответы LI на множество признаков растений по огромному спектру видов, экотипов и условий произрастания, и они кратко описаны в превосходном обзорном документе Poorter et al. (2019). Тенденции в их моделях LI хорошо согласуются с первичными признаками, измеренными в настоящем исследовании, включая морфологические параметры, такие как высота растения и длина междоузлия (данные не показаны), SLW (обсуждается ниже) и физиологические параметры, такие как Fv / Fm, LNCER (т.е. фотосинтез при освещении роста; Фото / AGL) и Asat (т.е. фотосинтез при насыщающем свете; Phot/ASL). В целом, фотосинтез каннабиса и реакция урожайности на локализованный LI были линейными в диапазоне APPFD 120-1800 мкмоль·м−2·с−1. Хотя эти результаты согласуются с современной литературой по каннабису (Chandra et al., 2008, 2015; Potter and Duncombe, 2012; Bauerle et al., 2020; Eaves et al., 2020), мы также показали существенную хронологическую зависимость от показателей фотосинтеза листьев. Изучив параметры фотосинтеза верхнего полога конопли в широком диапазоне LPPFD и в течение нескольких временных периодов в течение фазы генерации, мы увидели свидетельства как акклиматизации, так и раннего старения по мере прохождения культурой своего онтогенеза. В начале испытания растения были резко переведены с равномерного PPFD (425 мкмоль·м−2·с−1) и 18-часового фотопериода (т.е. 27,5 моль·м−2·д−1) и подвергнуты гораздо более короткому фотопериоду (12 ч) и огромный диапазон LI (120-1800 мкмоль·м−2·с−1), в результате чего DLI колеблется от 5,2 до 78 моль·м−2·с−1. Кроме того, на основе DLI примерно 1/3 растений подвергались воздействию более низких LIS в фазе цветения по сравнению с фазой вегетации (т.е. APPFD <640 мкмоль·м-2·с−1). Эти внезапные переходы как в LI, так и в фотопериоде привели к существенным изменениям в среде освещения растений в начале испытания, стимулируя различные морфологические и физиологические адаптации с разной степенью пластичности. Листья, измеренные на 1-й неделе, развивались и разрастались в течение предыдущей вегетативной фазы при другом режиме освещения (LI и фотопериод). Листья, измеренные на 5-й неделе, развивались в соответствии с их соответствующими LPPFDs в течение периода, характеризующегося замедлением вегетативного роста и переходом к развитию цветка. Листья, измеренные на 9-й неделе, также развивались бы при соответствующих LPPFDs, но поскольку вегетативный рост каннабиса значительно уменьшается после первых 5 недель в течение 12-часовых дней (Potter, 2014), эти ткани были физиологически намного старше, чем листья, измеренные на 5-й неделе, с сопутствующим снижением фотосинтетической способности (Bielczynski и др., 2017; Бауэрле и др., 2020). Эти различия в физиологическом возрасте листьев, онтогенезе растений и локализованных условиях освещения во время роста листьев по сравнению с измерениями привели к заметной временной изменчивости реакций LI на уровне листьев (рис. 4). На 1-й неделе обработка LI не оказывало влияния на Asat (скорость фотосинтеза листьев, насыщенных светом) , а наклоны LSP, LNCER и Fv/Fm были меньше, чем на 5-й и 9-й неделях. Сравнительно более низкие реакции LI на 1-й неделе, вероятно, были обусловлены сниженной адаптивной пластичностью зрелых тканей листьев по сравнению с листьями, которые развивались при новом режиме освещения (Sims and Pearcy, 1992). Кроме того, Y-перехваты для моделей Asat, LSP и LNCER были выше на 1-й неделе, чем на 5-й и 9-й неделях, что может быть частично связано с более высоким LI (усиленным более длительным фотопериодом), при котором листья развивались во время последней части вегетативной фазы. Более того, модели Asat, LSP и LNCER на 5-й и 9-й неделях имеют сопоставимые наклоны, но в соответствующих моделях наблюдается вертикальный перенос, в результате чего модели 9-й недели имеют существенно меньшие Y-перехваты (т.е. примерно половину) для этих параметров. Влияние физиологического возраста листвы и онтогенеза растения (т.е. начала старения) на снижение фотосинтетической способности листьев на 9-й неделе неизвестно, но динамическая временная природа фотосинтеза каннабиса (во время цветения) проявляется в этих моделях. Учитывая эти последствия физиологического возраста и истории освещения, мы полагаем, что фотосинтез листьев каннабиса не может использоваться в качестве самостоятельного показателя для прогнозирования урожайности. Chandra et al. (2008) и Chandra et al. (2015) дали представление о значительной способности штаммов лекарственного типа листьев каннабиса, выращенных в помещении, реагировать на LI; и результаты этих испытаний высоко ценятся в отрасли как доказательство того, что максимальный фотосинтез и урожайность будут достигнуты под навесом.- уровень PPFDs ≈1500 мкмоль·м−2·с−1. Однако их приращения в 400-500 мкмоль·м−2·с−1 в LPPFD не обеспечивают достаточной детализации (особенно при низком LI) для надежного моделирования LRCS, поэтому модели предоставлены не были. Кроме того, LRCS были получены на листьях различного и неучтенного физиологического возраста, с растений, подвергшихся воздействию вегетативного фотопериода (18 ч) и акклиматизированных к неопределенному локализованному LI (PPFD на уровне полога 700 мкмоль·м-2·с-1 указано в Chandra et al., 2015). Сильная связь между историей освещения ткани и ее реакцией фотосинтеза на LI, продемонстрированная в этом исследовании и другими (Бьеркман, 1981), представляет собой основной недостаток использования моделей реакции листьев на LI для определения роста и урожайности сельскохозяйственных культур. РИСУНОК 3. Размножение культуры ткани конопли. (А) Экспланты гипокотиля на среде для индукции каллуса. (Б) Экспланты гипокотиля с каллусом на среде для индукции каллуса. (C, D) Каллус и развивающиеся побеги на среде для индукции побегов. (E) развитые побеги на среде для индукции корнеобразования. Для иллюстрации на рисунке 3 показаны LRCs листьев одного сорта в сходном физиологическом возрасте (5-я неделя после перехода на 12-часовой фотопериод), но акклиматизированные к разным LPPFDs: 91 и 1238 мкмоль·м−2·с−1. Относительная разница в LNCER при более высоком LIs (≈50%) между этими двумя кривыми отражает потенциальную неопределенность, обусловленную только одним из неконтролируемых параметров (LNCER) в этих предыдущих работах. Различный физиологический возраст тканей на момент измерения, возможно, придавал еще большую степень неопределенности в величине реакции листьев на LI (Bauerle et al., 2020), чем история освещения листьев. Необходимо также учитывать различные стадии жизни фотопериодической культуры (т.е. вегетативную и генеративный) и неотъемлемое влияние, которое продолжительность дня оказывает на общее суточное воздействие PAR (т.е. DLI), которое может лучше коррелировать с урожайностью сельскохозяйственных культур, чем PPFD. Кроме того, для данного DLI (прим. переводч. Интеграл дневного освещения, сокр. ИДО — количество фотосинтетически активной радиации, которую растение получает в течение дня.) выходы выше при более длительном фотопериоде (Влахос и др., 1991; Чжан и др., 2018), предположительно из-за их относительной близости к максимальному QY (Ohyama и др., 2005). Последнее различие между реакцией фотосинтеза листьев и урожайности всего растения на LI заключается в насыщении LI: LSP для фотосинтеза листьев были существенно ниже, чем LSP для урожайности, которая остается неопределенной из-за линейности модели реакции на свет. Отсутствие воздействия обработки LI на CCI также согласуется с другими исследованиями, которые показали, что содержание хлорофилла в почве довольно стабильно в широком диапазоне LIS (Björkman, 1981; Poorter et al., 2019), несмотря на значительную изменчивость эффективности фотосинтеза. Однако, поскольку обработка LI оказывала влияние на SLW, содержание хлорофилла в объеме или массе листьев, вероятно, уменьшилось бы при более высоком содержании LI. Позиционные эффекты на CCI (т.е. выше в верхнем по сравнению с нижним пологом), вероятно, были обусловлены взаимодействием между самозатенением и увеличением физиологического возраста нижних листьев (Bauerle et al., 2020). Временное воздействие на CCI, которое было выше на 1-й неделе по сравнению с 5-й и 9-й неделями, как на верхних, так и на нижних листьях, возможно, было связано с изменениями QY в течение жизненного цикла культуры. Багби и Монье (1992) представили аналогичную тенденцию; высокий QY во время фазы активного роста 60-дневного цикла посева семян , за которым следует снижение QY в начале старения (т.е. незадолго до сбора урожая). Снижение содержания хлорофилла на последней фазе производственного цикла, вероятно, способствовало снижению фотосинтетических параметров (например, Asat, LSP, LNCER) тканей, измеренных на 9-й неделе по сравнению с 5-й неделей. В целом, влияние, которое увеличение LI оказало на морфологию и урожайность каннабиса, было целостно отражено в набросках растений на рисунке 6, где показано, что растения, выращенные при более высоком LIS, имели более короткие междоузлия, меньшие листья и гораздо более крупные и плотные соцветия (что приводит к более высокому индексу урожая), особенно на верхушке растения. Как и многие другие виды растений, мы обнаружили, что каннабис обладает огромной пластичностью, позволяющей быстро адаптировать его морфологию и физиологию, как на уровне листьев, так и на уровне всего растения, к изменениям в условиях растущего освещения. Следовательно, чтобы надежно прогнозировать рост каннабиса и урожайность на LI, необходимо выращивать растения в широком диапазоне LI на протяжении их полного онтологического развития, как это было сделано в этом исследовании. Не зная возраста соответствующих тканей и истории освещения, кривые мгновенной световой реакции на уровне листьев, ветвей или даже кроны деревьев не могут надежно предсказать урожайность. Выводы Мы продемонстрировали огромную пластичность реакции каннабиса на увеличение LI; с точки зрения морфологии, физиологии (с течением времени) и урожайности. Также была изучена временная динамика акклиматизации листьев каннабиса к LI, что позволило устранить некоторые пробелы в знаниях о связи фотосинтеза каннабиса с урожайностью. Результаты также указывают на то, что взаимосвязь между LI и урожайностью каннабиса не выходит за практические пределы LI, используемого при выращивании в закрытых помещениях. Увеличение LI также увеличивало индекс урожая, а также размер и плотность верхушечного соцветия; оба показателя указывают на повышение качества. Однако не было выявлено никакого и незначительного влияния обработки LI на эффективность каннабиноидов и терпенов, соответственно. Это означает, что производители могут значительно повысить урожайность за счет увеличения LI, но при этом поддерживать относительно постоянный профиль вторичных метаболитов в своих товарных продуктах. В конечном счете, выбор экономически оптимального LI на уровне навеса для данной коммерческой производственной системы зависит от многих взаимосвязанных факторов. Будущие исследования должны быть расширены до нескольких сортов как индика-, так и сатива-доминантных биотипов. Кроме того, поскольку реакция урожая растений на повышенный уровень CO2 может отражать реакцию на повышенный уровень LI, следует исследовать комбинированное воздействие CO2 и LI на урожайность каннабиса с углубленным анализом затрат и выгод оптимального сочетания этих двух входных параметров. Аббревиатуры NCER, чистое соотношение CO2; PPFD, поток фотосинтетических фотонов; Asat, светонасыщенный NCER; LSP, точка насыщения светом; QY, максимальный квантовый выход; CCI, индекс содержания хлорофилла; SLW, удельный вес листа; LED, светоизлучающий диод; DLI, интеграл дневной освещенности; PAR, фотосинтетически активное излучение; DW, сухой вес; SD, стандартное отклонение; SE, стандартная ошибка; RH, относительная влажность; Δ9-THC, Δ-9-тетрагидроканнабинол; Δ9-THCA, Δ-9-тетрагидроканнабиноловая кислота; TΔ9-THC, общий эквивалент Δ9-тетрагидроканнабинола; CBD, каннабидиол; TCBD, общий эквивалентный каннабидиол; CBG, каннабигерол; CBGA, каннабигероловая кислота; TCBG, общий эквивалент каннабигерола. Нестандартные аббревиатуры: LPPFD, локализованный PPFD на измеренном листе; APPFD, средний PPFD на вершине растения, интегрированный по времени; LNCER, NCER при LPPFD; LI, интенсивность света; TLI, интеграл общей освещенности; LRC, кривая световой реакции; CB, глубоководный бассейн для культивирования; UDL, нижний предел обнаружения.
  2. Стомы (устьица) – это крошечные отверстия, покрывающие нижнюю часть листьев марихуаны. Эти устьица настолько микроскопичны, что если вы захотите их разглядеть, то лучше запастись увеличивающими линзами. Они – именно та часть, которая поглощает CO2 и высвобождает воду и кислород. Растения используют искусно спланированную вакуумную систему для открытия и закрытия устьиц, что является жизненно необходимым, поскольку устьица являются важной частью роста растений. Когда вы регулируете стимулирующие процессы в окружающей среде растения, вы попутно регулируете позиции стомы. Что такое стомы Устьица – это двери и окна листьев. Эти микроскопические органы поглощают CO2 и вырабатывают кислород и воду. В идеале лучшим решением для стомы будет поглотить так много CO2, как только возможно, чтобы облегчить процесс фотосинтеза. С другой стороны, если стомы остаются открытыми слишком долго, растение будет страдать от потери влаги. Поскольку устьица должны быть в равной степени и в открытом, и в закрытом положении, растение всегда ходит по лезвию ножа между потерей влаги и поглощением CO2. Этот баланс зависит от окружающей среды и здоровья растения. Регулируя среду, вы влияете на процессы открытия и закрытия устьиц. Как работают устьица Стомы (ед.ч. – стома) – крошечные отверстия, расположенные на нижней стороне листьев. Эти отверстия состоят из двух замыкающих клетки еще одной, вспомогательной. Замыкающие клетки - это то, что позволяет стоме открываться и закрываться: они могут поглощать или выделять воду, чтобы изменять свой размер в зависимости от потребностей растения. Этот процесс поглощения называется «Осмос». Другими словами, Осмос – это когда жидкость с низкой концентрацией растворенных в ней частиц путешествует через мембрану в область с высокой концентрацией растворенных частиц. Итак, замыкающие клетки накапливают частицы для того, чтобы иметь возможность поглощать воду. В первую очередь они используют калий и сахара. Также в замыкающих клетках есть каналы для привлечения калия, который они собирают при помощи вспомогательных клеток. Всасывание воды происходит быстрее, чем вторичный процесс. А это значит, что растения могут закрыть стомы быстрее, чем те могут быть открыты. Гормон под названием «абсцизовая кислота» посылает сигналы, чтобы закрыть стомы. Этот гормон вырабатывается, когда растение находится в состоянии недостатка влаги. Имейте в виду, что открытые стомы не особо разбираются в том, что они поглощают. Кроме CO2, воды и кислорода, сквозь мембраны могут пройти и вредные газы. Например, окись углерода и этилен. Реакция устьиц на климат Стомы существуют в своих солнечных циклах, не сильно отличающихся от наших циркадных ритмов. В течение дня они открыты, а ночью они закрываются, чтобы сохранить влагу. Также они могут реагировать и на другие раздражители: яркость света, концентрация CO2 и влажность воздуха. Последние исследования показали, что цикличный механизм открытия и закрытия стом – это сложный процесс, вызванный многими раздражителями. Эта система очень утонченная, и особенности многих замыкающих клеток – это помочь растению защитить себя. Это не должно быть сюрпризом, потому что если что-то пойдет не так с фундаментальными системами, растение будет способно расти и выживать. В ходе ботанических исследований сравнили гибкость растения по отношению к процессам в мозге, в которых новые компоненты могут помочь восстановить утраченные функции. Если одна часть растения не справляется, другая его часть возьмет все на себя. Зависимость стом от СО2 и интенсивности света Величина раскрытия стом зависят от интенсивности света. Чем больше света, тем шире они раскрываются. Однако, это химический процесс. Интенсивность света снижает концентрацию СО2 в листе, и как только CO2 исчезает, замыкающие клетки посылают сигналы к открытию и большему поглощению. . Контроль устьиц при помощи голубого света Занимательно, что спектр света тоже имеет сильное влияние на реакции устьиц. Синий свет спектра более эффективен, нежели красный. Стоматы больше всего раскрываются под воздействием синего света. Однако, будьте с этим осторожнее: может показаться, что вы можете использовать цветное LED-освещение для манипуляции механизмами устьиц. Не делайте этого! Система оптимизации растения тщательно сбалансирована. Вы же не хотите «свернуть» соотношение поглощения CO2 и потери воды. HPI и HPS лампы по-прежнему остаются идеальным выбором освещения для выращивания в индоре. Стомы и влажность Реакция растения на уровни влаги – это сложное взаимодействие между его внутренними уровнями влажности и теми, что окружают его в его среде обитания. Это значит, что вода поглощается через корни и испаряется через листья. Когда растению не хватает воды (внутренняя влажность), стома закрывается. Даже не смотря на то, что фотосинтез прерывается, это может спасти растение от гибели. Более, чем недостаток СО2, вредна нестабильная температура растения. Устьица – это то, что позволяет растению самоохлаждаться. И когда они закрываются, листья нагреваются, что провоцирует дальнейшее испарение (некоторое количество влаги может выйти даже если устьица закрыты). Все это приводит к понижению уровня внутренней влаги. Если продвинуться еще на один шаг дальше, то это препятствие испарению и охлаждению может означать, что влажность воздуха в среде растения начинает падать. Таким образом и без того немалое неравенство между влажностью в комнате и внутренней влажностью растения будет расти. В конце концов, этот процесс остановит сохранение растением максимально ожидаемого количества влаги. Как ни странно, исследователи одного из голландских университетов обнаружили, что у растений, постоянно находящихся в среде с постоянно высоким уровнем влажности отпадает необходимость закрывать их устьица, так как опасность потери влаги в такой среде просто отсутствует. Но растения по-прежнему не адаптированы к таким условиям, видимо из-за эволюции в засушливом климате. Это становится важным напоминанием: растения не могут всегда правильно среагировать в стрессовой ситуации. Не забывайте заботиться о своих растениях! Материал подготовлен при поддержке магазина Euroseeds Обсудить на форуме
  3. Фотосинтез с выделением кислорода возник около 3,5 миллиардов лет назад у цианобактерий,разработанная ими Z-схема фотосинтеза с двумя последовательными актами возбуждения электрона,состоящая из фотосистемы I и фотосистемы II,позволила эффективно окислять воду и в таком виде сохранилась у большинства высших растений. Время же появления фотосинтезирующих эукариотов примерно 1350-1300 млн лет назад.Идея о происхождении пластид фотосинтезирующих организмов вследствие симбиоза цианобактерий и простейших была высказана К.С. Мережковским и А.С. Фаминцыным около ста лет назад,в 1983 Линн Маргелис разработала и отстояла теорию эндосимбиогенеза для объяснения происхождения митохондрий и пластид эукариот. Причем под симбиозом понимается любая форма взаимоотношений,от взаимовыгодной(мутуализм),выгодной только одному партнеру,выгодной одному партнеру и невыгодной другому(паразитизм). Предок митохондрий,видимо,был паразит,использующий энергию клетки-хозяина и митохондрия появилась однократно у предка эукариот,на это указывает близкое строение митохондрий всех эукариот и наличие генов в ядре от органеллы вследствие переноса генов,в том числе у организмов,вторично утративших митохондрию. В случае происхождения пластид,характер взаимоотношений(симбиоза) сложнее,а разнообразие их строения у разных видов фотосинтезирующих организмов и состава пигментов,наводит на вывод,что приобретение фотосинтеза происходило не один раз и независимо друг от друга.Недавно считалось,что разнообразные пластиды произошли от разных видов сине-зеленых водорослей,и в более-менее неизменном виде дошли до наших дней.Однако,известен всего пока один случай первичного эндосимбиоза ,не считая того,что произошел 1350-1300 млн лет назад,симбиоз цианобактерии Prochlorales и амебы Paulinella,произошедший около 60 млн. лет назад. -паулинелла Все остальное разнообразие пластид,а также наличие похожих по строению пластид в очень удаленных таксонах происходит вследствие явлений вторичного и даже третичного эндосимбиозов.Клетка могла захватить водоросль,уже имеющую пластиды,в этом случае ее отличает от организмов,получившихся в результате первичного эндосимбиоза,в первую очередь,количество мембран у пластиды.Организмы,имеющие пластиды,приобретенные в ходе первичного эндосимбиоза имеют две мембраны у пластид,их называют Archaeplastida или имеющие первозданную пластиду,к ним относятся глаукофитовые,красные и зеленые водоросли и высшие растения.За исключением Paulinella и Archaeplastida все остальные эукариоты получили пластиды в результате вторичного и третичного эндосимбиоза.В таком случае у таких пластид может быть три или четыре мембраны,две от цианобактерии,одна от водоросли и оболочка клетки-хозяина. Пластида может содержать ядро,в разной степени редуцированное,вплоть до нуклеоморфа,ядра с тремя хромосомами,считается,что трех хромосом достаточно для создания структуры,способной просто себя поддерживать.Симбиоз можно рассматривать,как промежуточную форму слияния,между пластидой и ядром в ходе эволюции осуществлялся и осуществляется перенос генов,для этого в мембране возникают белковые каналы.Перенос генов от органеллы к ядру происходит по двум причинам,во-первых локализация генов в ядре дает возможности для эффективной регуляции активности гена в зависимости от потребностей клетки,во-вторых,ядерные гены способны к рекомбинации,благодаря чему при диплоидном наследовании в каждом поколении образуется новые сочетания генетических вариантов,что увеличивает распространение полезных мутаций и снижает вероятность вырождения вследствие необратимого накопления вредных мутаций. У некоторых таксонов пластиды из-за горизонтального переноса редуцированы,что затрудняет их классификацию.Например у группы Apicomplexa пластиды редуцированны до апикопластов и утратили возможность осуществлять фотосинтез.К этой группе относится малярийный плазмодий,возбудитель болезни,уносящей больше всего человеческих жизней на планете.Его долго не относили к водорослям,что затрудняло лечение.В апикопласте малярийного плазмодия производятся жизненно-необходимые клетке липиды,в геноме апикопласта кодируется 500 белков,идет синтез изопреноидов,необходимых плазмодию для размножения.Так как апикопласт произошел от сине-зеленой водоросли,плазмодий погибает от действия антибиотиков,специфичным к цианобактериям,появились эффективные методы лечения малярии. Вообще фотосинтез главная функция пластид,но не единственная,например у наземных растений в хлоропласте синтезируются все жирные кислоты,многие аминокислоты,азотистые основания для ДНК и РНК,в строме хлоропласта происходит восстановление сульфатов и нитратов,производятся вторичные метаболиты,несущие экологическую функцию,то есть за общение с внешним миром,ответственные за окраску плодов,цветков,душистые вещества для привлечения опылителей,репелленты,инсектициды(ТГК!),а также регуляторные вещества-гиббериллины,стриголактоны,апокаротиноиды,абсцизовая кислота.Может служить складом углеводов(в форме амилопласта),аминокислот и железа в виде белковых комплексов.Пластида такой горячий цех вредного химического производства. https://www.youtube.com/watch?v=ulKMjJ6Au3I Разнообразие путей получения пластид,а так же степень их редукции определяет их разнообразие,вторичный эндосимбиоз с зелеными водорослями происходил дважды,с красными,возможно,четыре раза,если геном свободно живущей цианобактерии составляет 3-4 тысячи генов,у нитевидной водоросли Paulinella chromatophora хроматофор является самой сложной пластидой,потеряно только две третьих генов,а обычно пластидные геномы имеют от 40 до 273 генов.Динофлагелляты-рекордсмены по образованию пластид,это происходило несколько раз. Помимо третичного эндосимбиоза имеет место явление клептопластии,поглощение и использование в своих целях либо целой фотосинтезирующей водоросли,либо присваивание ее пластид.В этом случае может быть еще больше стадий,например Dynopsis caudata не размножался на искусственной среде даже имея собственные пластиды,не размножались в присутствии криптомонад,которые должны были давать пластиды,а только когда криптомонады были съедены инфузорией Myrionecta и пластиды были ей обработаны и упакованы,Dynopsis высасывал инфузорию и и брал пластиды себе.В свою очередь,криптомонадам они достались от красных водорослей,а тем от сине-зеленых.Хотя такие пластиды нельзя считать органеллами,для этого должна установиться связь между мембранами с помощью белковых пор,значительно осуществиться перенос генов в ядро клетки-хозяина и синхронизироваться деление. Пример такой незавершенной синхронизации-бесцветная водоросль Hatena,в своем развитии она проходит две стадии,на первой она вступает в симбиотические взаимоотношения с зеленой водорослью Nephroselmis,получив продукты фотосинтеза за ненадобностью у нее вырождается питательный аппарат и Hatena полностью поглощает своего "жильца" инкорпорируя его в состав собственной клетки.Деление приводит к образованию одной зеленой и одной бесцветной клетки и для бесцветной цикл повторяется.Интересно,что Hatena родственные Nephroselmis поглощает,но цикл развития не проходит видимо,для приобретения пластиды все уже сложилось,а синхронизации в делении пока не произошло для независимой от зеленой водоросли передачи пластид всему следующему поколению. -жизненный цикл Хатены Кислородный фотосинтез(у простейших есть фотосинтезы другие,без выделения кислорода) настолько выгоден,что во всем современном Древе Жизни сложно найти таксон,где не было бы попыток приручить фотосинтез Если брать близкие к человекам организмы,это все крупные животные-рыбы,губки,человеки(Metazoa) и грибы(Fungi),на Древе Жизни фиолетовая веточка- супергруппа Opistokonta.Переводится как одножгутиковые или заднеприводные,у них у всех в жизненном цикле есть одножгутиковая стадия,у других организмов бывает два жгутика,много жгутиков(Гетероконты),некоторые двигаются жгутиками назад,некоторые,как вертолет,жгутиками вперед,у Опистоконт жгутик один сзади,у человека эта стадия-сперматозоид.В этой супергруппе нет фотосинтезирующих организмов,но попытки приобрести фотосинтез есть,либо симбиоз,либо клептопластия. У грибов это стратегия лихенизации,образование лишайников,тройного симбиоза гриба с нитчатыми водорослями(обычно Volviarella) и цианобактериями(обычно Nostoc). У Метазоа,крупных животных,есть например такие улиточки они рождаются бесцветными,наедаются водорослей,у них редуцируется рот,и дальше они живут за счет фотосинтеза Еще красивая картинка напоследок
  4. Ученые впервые создали систему искусственного фотосинтеза, которая может использовать углекислый газ из воздуха, а не в жидком виде. Искусственные листья — это спроектированные учеными системы, которые реализуют схожие с естественным фотосинтезом процессы. В результате их работы, так же как и растений, из воды и углекислого газа при помощи энергии солнечного излучения получаются углеводороды и кислород. Однако до сих пор все предложенные реализации работали только в лабораторных условиях, так как были рассчитаны на использование очищенного углекислого газа из баллонов под давлением. Многие исследователи надеются, что широкомасштабное применение этой технологии в будущем может помочь уменьшить концентрацию CO2 в воздухе, что поможет бороться с изменением климата. В новой работе сотрудники Иллинойсского университета в Чикаго предложили новую модификацию искусственного листа, которая способна подобно растениям усваивать углекислый газ напрямую из воздуха, причем превращает его в топливо по крайней мере в 10 раз эффективнее природных систем. Для этого ученые поместили фотосинтезирующую систему в наполненную водой прозрачную капсулу из смолы на основе четвертичных аммониевых соединений, то есть веществ, в которых четыре органических остатка присоединены к азоту. Такая конструкция обеспечивала возможность испарения воды при нагревании светом, которая при прохождении сквозь мембрану приводила к селективному захвату углекислого газа из воздуха. «Окружив искусственный лист на основе традиционной технологии такой специальной мембраной, вся система стала готова для функционирования на открытом воздухе, так же как и естественные листья, — прокомментировал разработку руководитель исследования Меенеш Сингх. — Наша концептуальная разработка использует только легкодоступные материалы и технологии, которые при комбинации позволяют создать готовый к применению искусственный лист, который может сыграть значительную роль в уменьшении количества парниковых газов в атмосфере». Согласно подсчетам авторов, 360 созданных по новой технологии листьев размером 1,7 на 0,2 метра позволят получать около 500 килограмм монооксида углерода — основы для получения синтетического топлива. За день такое количество листьев, размещенное на площади в 500 квадратных метров, уменьшит концентрацию углекислого газа на 10% в радиусе 100 метров от установок. Результаты опубликованы в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Читайте так же по теме: Свет для растений и как его использовать Топ-15 растений для очистки воздуха по мнению NASA Ученые обнаружили у растений мозг Структура и химия почв Гормоны растений Источник: today.uic.edu
  5. Искусственные листья — это спроектированные учеными системы, которые реализуют схожие с естественным фотосинтезом процессы. В результате их работы, так же как и растений, из воды и углекислого газа при помощи энергии солнечного излучения получаются углеводороды и кислород. Однако до сих пор все предложенные реализации работали только в лабораторных условиях, так как были рассчитаны на использование очищенного углекислого газа из баллонов под давлением. Многие исследователи надеются, что широкомасштабное применение этой технологии в будущем может помочь уменьшить концентрацию CO2 в воздухе, что поможет бороться с изменением климата. В новой работе сотрудники Иллинойсского университета в Чикаго предложили новую модификацию искусственного листа, которая способна подобно растениям усваивать углекислый газ напрямую из воздуха, причем превращает его в топливо по крайней мере в 10 раз эффективнее природных систем. Для этого ученые поместили фотосинтезирующую систему в наполненную водой прозрачную капсулу из смолы на основе четвертичных аммониевых соединений, то есть веществ, в которых четыре органических остатка присоединены к азоту. Такая конструкция обеспечивала возможность испарения воды при нагревании светом, которая при прохождении сквозь мембрану приводила к селективному захвату углекислого газа из воздуха. «Окружив искусственный лист на основе традиционной технологии такой специальной мембраной, вся система стала готова для функционирования на открытом воздухе, так же как и естественные листья, — прокомментировал разработку руководитель исследования Меенеш Сингх. — Наша концептуальная разработка использует только легкодоступные материалы и технологии, которые при комбинации позволяют создать готовый к применению искусственный лист, который может сыграть значительную роль в уменьшении количества парниковых газов в атмосфере». Согласно подсчетам авторов, 360 созданных по новой технологии листьев размером 1,7 на 0,2 метра позволят получать около 500 килограмм монооксида углерода — основы для получения синтетического топлива. За день такое количество листьев, размещенное на площади в 500 квадратных метров, уменьшит концентрацию углекислого газа на 10% в радиусе 100 метров от установок. Результаты опубликованы в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Читайте так же по теме: Свет для растений и как его использовать Топ-15 растений для очистки воздуха по мнению NASA Ученые обнаружили у растений мозг Структура и химия почв Гормоны растений Источник: today.uic.edu
  6. Они – именно та часть, которая поглощает CO2 и высвобождает воду и кислород. Растения используют искусно спланированную вакуумную систему для открытия и закрытия устьиц, что является жизненно необходимым, поскольку устьица являются важной частью роста растений. Когда вы регулируете стимулирующие процессы в окружающей среде растения, вы попутно регулируете позиции стомы. Что такое стомы Устьица – это двери и окна листьев. Эти микроскопические органы поглощают CO2 и вырабатывают кислород и воду. В идеале лучшим решением для стомы будет поглотить так много CO2, как только возможно, чтобы облегчить процесс фотосинтеза. С другой стороны, если стомы остаются открытыми слишком долго, растение будет страдать от потери влаги. Поскольку устьица должны быть в равной степени и в открытом, и в закрытом положении, растение всегда ходит по лезвию ножа между потерей влаги и поглощением CO2. Этот баланс зависит от окружающей среды и здоровья растения. Регулируя среду, вы влияете на процессы открытия и закрытия устьиц. Как работают устьица Стомы (ед.ч. – стома) – крошечные отверстия, расположенные на нижней стороне листьев. Эти отверстия состоят из двух замыкающих клетки еще одной, вспомогательной. Замыкающие клетки - это то, что позволяет стоме открываться и закрываться: они могут поглощать или выделять воду, чтобы изменять свой размер в зависимости от потребностей растения. Этот процесс поглощения называется «Осмос». Другими словами, Осмос – это когда жидкость с низкой концентрацией растворенных в ней частиц путешествует через мембрану в область с высокой концентрацией растворенных частиц. Итак, замыкающие клетки накапливают частицы для того, чтобы иметь возможность поглощать воду. В первую очередь они используют калий и сахара. Также в замыкающих клетках есть каналы для привлечения калия, который они собирают при помощи вспомогательных клеток. Всасывание воды происходит быстрее, чем вторичный процесс. А это значит, что растения могут закрыть стомы быстрее, чем те могут быть открыты. Гормон под названием «абсцизовая кислота» посылает сигналы, чтобы закрыть стомы. Этот гормон вырабатывается, когда растение находится в состоянии недостатка влаги. Имейте в виду, что открытые стомы не особо разбираются в том, что они поглощают. Кроме CO2, воды и кислорода, сквозь мембраны могут пройти и вредные газы. Например, окись углерода и этилен. Реакция устьиц на климат Стомы существуют в своих солнечных циклах, не сильно отличающихся от наших циркадных ритмов. В течение дня они открыты, а ночью они закрываются, чтобы сохранить влагу. Также они могут реагировать и на другие раздражители: яркость света, концентрация CO2 и влажность воздуха. Последние исследования показали, что цикличный механизм открытия и закрытия стом – это сложный процесс, вызванный многими раздражителями. Эта система очень утонченная, и особенности многих замыкающих клеток – это помочь растению защитить себя. Это не должно быть сюрпризом, потому что если что-то пойдет не так с фундаментальными системами, растение будет способно расти и выживать. В ходе ботанических исследований сравнили гибкость растения по отношению к процессам в мозге, в которых новые компоненты могут помочь восстановить утраченные функции. Если одна часть растения не справляется, другая его часть возьмет все на себя. Зависимость стом от СО2 и интенсивности света Величина раскрытия стом зависят от интенсивности света. Чем больше света, тем шире они раскрываются. Однако, это химический процесс. Интенсивность света снижает концентрацию СО2 в листе, и как только CO2 исчезает, замыкающие клетки посылают сигналы к открытию и большему поглощению. . Контроль устьиц при помощи голубого света Занимательно, что спектр света тоже имеет сильное влияние на реакции устьиц. Синий свет спектра более эффективен, нежели красный. Стоматы больше всего раскрываются под воздействием синего света. Однако, будьте с этим осторожнее: может показаться, что вы можете использовать цветное LED-освещение для манипуляции механизмами устьиц. Не делайте этого! Система оптимизации растения тщательно сбалансирована. Вы же не хотите «свернуть» соотношение поглощения CO2 и потери воды. HPI и HPS лампы по-прежнему остаются идеальным выбором освещения для выращивания в индоре. Стомы и влажность Реакция растения на уровни влаги – это сложное взаимодействие между его внутренними уровнями влажности и теми, что окружают его в его среде обитания. Это значит, что вода поглощается через корни и испаряется через листья. Когда растению не хватает воды (внутренняя влажность), стома закрывается. Даже не смотря на то, что фотосинтез прерывается, это может спасти растение от гибели. Более, чем недостаток СО2, вредна нестабильная температура растения. Устьица – это то, что позволяет растению самоохлаждаться. И когда они закрываются, листья нагреваются, что провоцирует дальнейшее испарение (некоторое количество влаги может выйти даже если устьица закрыты). Все это приводит к понижению уровня внутренней влаги. Если продвинуться еще на один шаг дальше, то это препятствие испарению и охлаждению может означать, что влажность воздуха в среде растения начинает падать. Таким образом и без того немалое неравенство между влажностью в комнате и внутренней влажностью растения будет расти. В конце концов, этот процесс остановит сохранение растением максимально ожидаемого количества влаги. Как ни странно, исследователи одного из голландских университетов обнаружили, что у растений, постоянно находящихся в среде с постоянно высоким уровнем влажности отпадает необходимость закрывать их устьица, так как опасность потери влаги в такой среде просто отсутствует. Но растения по-прежнему не адаптированы к таким условиям, видимо из-за эволюции в засушливом климате. Это становится важным напоминанием: растения не могут всегда правильно среагировать в стрессовой ситуации. Не забывайте заботиться о своих растениях! Материал подготовлен при поддержке магазина Euroseeds Обсудить на форуме
  • Создать...

Успех! Новость принята на премодерацию. Совсем скоро ищите в ленте новостей!