Учените съобщават, че е възможно да се открият и предскажат топлинни щети в културите чрез измерване на флуоресцентната светлина на листата на растенията, които изпитват топлинен стрес. Ако бъде събран чрез сателит, този флуоресцентен сигнал би могъл да подпомогне широко разпространеното наблюдение на растежа и добива на култури при топлинния стрес от изменението на климата, казват изследователите.
Проучването им измерва индуцираната от слънцето флуоресценция на хлорофила - или SIF - за наблюдение на фотосинтетичното здраве на растенията и установяване на връзка между топлинния стрес и добива на култури. Резултатите са публикувани в списанието Global Change Biology.
Слънце-индуцираната флуоресценция на хлорофил се появява, когато част от фотосинтетична енергия, под формата на близка инфрачервена светлина, се излъчва от листата на растенията, казаха изследователите.
"Има връзка между индуцираната от слънцето флуоресценция на хлорофил и скоростта на фотосинтеза в растенията; обаче не беше ясно дали откриването на SIF може да измери физиологичните реакции в растенията, подложени на топлинен стрес", каза водещият автор Хюнгсук Ким, естествен и ресурси и науки за околната среда завършил студент в Университета на Илинойс Урбана-Шампейн. „Когато соевите зърна са изложени на високотемпературно напрежение, например, те не показват никакви отличителни промени в структурата на сенника, а конвенционалните сигнали за дистанционно наблюдение не осигуряват ясни последователни спектрални подписи.“
За да изяснят връзката между SIF и добива на култури, изследователите използваха хиперспектрална сензорна система за измерване на SIF над соевите култури в експерименталните участъци за повишаване на температурата, контролирано от свободен въздух на U. of I. в централен Илинойс. Настройката наблюдава промените в флуоресценцията на хлорофила на сенниците на соевите листа в контролирана среда, използвайки инфрачервени лампи за повишаване на температурите с 1,5, 3,0, 4,5 и 6,0 градуса по Целзий над температурата на околните сенници, съобщава проучването.
"Тази експериментална настройка - и тя е с голям температурен градиент - е първата по рода си", каза съавторът Карл Бернаки, професор по биология на растенията и науките за културите и изследовател от Министерството на науките на САЩ Служба за селскостопански изследвания на U. на I.
"Открихме, че индуцираната от слънцето флуоресценция реагира на повишаване на температурата и съответства на по-малко и по-нискокачествени листа от соя", каза професорът по природни науки, ресурси и околна среда Кайю Гуан, който ръководи изследването. „Открихме също, че топлинният стрес оказва голямо влияние върху соята по време на репродуктивните им стадии, когато растенията произвеждат зърно, което в крайна сметка влияе върху размера и количеството на получените соеви зърна.„
Това проучване установява корелация между топлинния стрес, SIF и качеството на зърното и изяснява как топлинният стрес влияе на фотосинтетичните характеристики и добива на култури.
„Техниката може да предостави инструмент на животновъдите за идентифициране на по-устойчиви на топлина култури и да помогне на фермерите да изберат най-добрите култури за отглеждане в царевичния пояс на САЩ с повишаване на температурите, както е предвидено от много климатични модели“, каза съ- автор Лиза Ейнсуърт, професор по биология на растенията и учен от Министерството на земеделието на САЩ в Илинойс.
