Photosynthesis and productivity of basil plants (Ocimum basilicum L.) under different irradiation | Фотосинтез и продуктивность у растений базилика (Ocimum basilicum L.) при облучении различными источниками света

Russian. Проведено сравнительное изучение ростовых процессов и активности фотосинтетического аппарата у растений базилика (Ocimum basilicum L.) сорта Арарат при использовании светодиодного облучателя (СД) и индукционной лампы с энергетической мощностью соответственно 64 и 150 Вт. Интенсивность света под СД белого света составляла 80-85 мкмоль фотонов * мE-2 * сE-1, при облучении индукционной лампой - 240-260 мкмоль фотонов * мE-2 * сE-1. Исследовали СО2 газообмен, содержание пигментов и ростовые процессы у растений, выращиваемых в условиях гидропоники. Скорость фотосинтеза под индукционной лампой была более чем в 2 раза выше по сравнению с СД (соответственно 2,6±0,4 и 1,2±0,3 мкмоль СО2 * мE-2 * сE-1), хотя наблюдалось некоторое снижение содержания суммы хлорофиллов а + b (0,71±0,01 по сравнению с 0,83±0,03 мг/г сухой массы при СД облучении). Более чем 2-кратное увеличение скорости фотосинтеза не реализовалось в таком же повышении накопления биомассы растениями, что может быть связано с различным световым насыщением ростовых процессов и фотосинтеза. Эффективность накопления биомассы в расчете на 1 Вт энергетической мощности за 40 сут при облучении СД была в 1,7 раза выше, чем при облучении индукционной лампой. Достоверных различий в фотосинтетической эффективности не обнаружено. При повышенной концентрации СО2 в воздухе скорости фотосинтеза были сопоставимы за счет более высоких значений квантового выхода фотосинтеза, активности рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы и эффективности карбоксилирования у СД растений. Таким образом, исследование структурно-функциональных показателей фотосинтетического аппарата и ростовых процессов показало сложный характер изменения части из них при длительном воздействии света различной интенсивности и спектрального состава.

English. Comparative studies of growth processes and activity of the photosynthetic apparatus of plants of Basil (Ocimum basilicum L.) variety Ararat, when using light emitting diodes (LEDs) and induction lamps with an energy capacity of 64 and 150 W, respectively, were done. The light intensity was 80-85 micromol photons * mE-2 * sE-1 under LEDs white light and 240-260 micromol photons * mE-2 * sE-1 under induction lamps. CO2 gas exchange, the content of pigments and growth processes in plants grown in hydroponic conditions were estimated. The rate of photosynthesis under induction lamp was more than 2 times higher than under LEDs (2.6±0.4 and 1.2±0.3 micromol CO2 * mE-2 * sE-1, respectively), although there was a slight decrease in the content of the chlorophylls (a + b) to 0.71±0.01 mg/g dry weigh compared to 0.83±0.03 for LEDs. More than twofold increase in the rate of photosynthesis did not result in the same increase in the accumulation of plant biomass that may be connected with different light saturation of growth processes and photosynthesis. The efficiency of biomass accumulation per 1 W of energy power for a period of 40 days under LEDs was 1.7 times higher than under the irradiation of induction lamp. Significant difference in photosynthetic efficiency was not detected. At elevated concentrations of CO2 the rates of photosynthesis were comparable as a result of higher values of the quantum yield of photosynthesis, activity ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RUBISCO) and the efficiency of carboxylation in LEDs plants. The investigation of structural and functional parameters of the photosynthetic apparatus and growth processes under the action of different light intensity showed the complex nature of the changes of some processes during long-term exposure to light of different intensity and spectral composition.