PL EN


Preferences help
enabled [disable] Abstract
Number of results
Journal
2016 | 65 | 2 | 197-205
Article title

Zastosowanie pomiarów fluorescencji chlorofilu w badaniach środowiskowych

Content
Title variants
EN
Chlorophyll fluorescence measurements in environmental studies
Languages of publication
PL EN
Abstracts
PL
Celem opracowania jest przybliżenie szerokiemu gronu czytelników zakresu możliwości zastosowania pomiarów fluorescencji chlorofilu w badaniach stanu roślin, poddanych stresom abiotycznym. Zaprezentowano zagadnienia związane z samym zjawiskiem fluorescencji chlorofilu, następnie skupiono się na technice pomiarowej, scharakteryzowano metody pomiaru fluorescencji bezpośredniej i modulowanej (w systemie PAM), a także przybliżono test OJIP stosowany do analizy otrzymywanych wyników. Szczególny nacisk położono na znaczenie parametrów fluorescencji chlorofilu. Omówiono też wpływ wybranych czynników środowiskowych na zmiany fluorescencji chlorofilu. Skupiono się na znaczeniu światła, temperatury, suszy, zasolenia gleby, niedoboru składnika mineralnego oraz toksycznego oddziaływania metali. Zaprezentowano także inne przykłady zastosowania fluorescencji chlorofilu, jak kontrola dojrzałości owoców, wigoru nasion czy monitoringu ekosystemów wodnych, również w systemie NASA-MODIS do wykrywania zagrożeń biologicznych. W podsumowaniu podkreślono, że fluorescencja chlorofilu stanowi uniwersalny i szybki sposób oszacowania oraz narzędzie do wykrywania różnych niesprzyjających warunków środowiska mających wpływ na sprawne funkcjonowanie aparatu fotosynetycznego.
EN
The aim of this paper is to inform the readers about some possibilities of applying chlorophyll fluorescence measurements in studies of plants' condition under abiotic stress. We present basic knowledge on chlorophyll fluorescence emission and measuring techniques of prompt fluorescence, pulse amplitude modulated fluorescence, and the OJIP test. Special emphasis is placed on chlorophyll fluorescence parameters obtained from each measuring technique and their relevance to functioning of photosynthetic machinery and the whole process of photosynthesis. The influence of selected abiotic factors on chlorophyll fluorescence is described, focusing on the photosynthetic active radiation, temperature, drought, soil salinity, mineral deficiencies, and heavy metals. The paper presents also some of unusual applications of chlorophyll fluorescence measurements, such as testing of fruit maturity, seed vigor, or monitoring of aquatic ecosystems. In the summary, we highlight that measurements of chlorophyll fluorescence provide an universal tool for a quick evaluation and analysis of the effects of various unfavorable environmental conditions on the efficiency of photosynthesis.
Journal
Year
Volume
65
Issue
2
Pages
197-205
Physical description
Dates
published
2016
References
  • Akhkha A., Boutraa T., Kalaji H., Ahmad P., Dąbrowski, P., 2013. Chlorophyll fluorescence: a potential selection criterion for drought tolerance in selected durum wheat (Triticum durum Desf.) cultivars. Signpost Open Access J. NanoPhotoBioSci. 1, 147-156.
  • Aleksandrov V., Krasteva V., Paunov M., Chepisheva M., Kousmanova M., Kalaji M.H., Goltsev V., 2014. Deficiency of some nutrient elements in bean and maize plants analyzed by luminescent method. Bulg. J. Agricult. Sci. 20, 24-30.
  • Angelini G., Ragni P., Esposito D., Giardi P., Pompili M.L., Moscardelli R., Giardi M.T., 2001. A device to study the effect of space radiation on photosynthesic organizms. Physica Medica 17 (Suppl. 1), 267-268.
  • Baker N. R., Rosenqvist E., 2004. Application of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities. J. Exp. Bot. 55, 1607-1621.
  • Borawska-Jarmujłowicz B., Mastalerczuk G., Pietkiewicz S., Kalaji M. H., 2014. Low temperature and hardening effects on photosynthetic apparatus efficiency and survival of forage grass varieties. Plant Soil Environ. 60, 177-183.
  • Cai S. Q., Xu D. Q., 2002. Light intensity-dependent reversible down-regulation and irreversible damage of PSII in soybean leaves. Plant Sci. 163, 847-853.
  • Cetner M. D., Pietkiewicz S., Podlaski S., Wiśniewski G., Chołuj D., Łukasik I., Kalaji M. H. 2014. Photosynthetic Efficiency of Virginia Mallow (Sida Hermaphrodita (L.) Rusby) under Differentiated Soil Moisture Conditions. Int. J. Sust. Water Environ.l Syst. 6, 89-95.
  • Chen L. S., Li P., Cheng L., 2009. Comparision of thermotolerance of sun-exposed peel and shaded peel of „Fuji” apple. Environ. Exp. Bot. 66, 110-116.
  • Correia C. M., Moutinho Pereira J. M., Coutinho J. F., Björn L. O., Torres-Pereira J. M. G., 2005. Ultraviolet-B radiation and nitrogen affect the photosynthesis of maize: a Mediterranean field study. Eur. J. Agron. 22, 337347.
  • DeEll J. R., Prange R. K., 1995. Chlorophyll fluorescence as a potential indicator of controlled-atmosphere. Disorders in ‘Marshall' McIntosh apples. HortScience 30, 1084-1085.
  • Demmig-Adams B., Adams III W. W., Logan B. A., Verhoeven A. S., 1995. Xantophyllcycle – dependend energy dissipation and flexible photosystem II efficiency in plants acclimated to light stress. Austr. J. Plant Physiol. 22, 249260.
  • Figueroa F. L., Conde-Álvarez R., Gómez I., 2003. Relations between electron transport rates determined by pulse amplitude modulated chlorophyll fluorescence and oxygen evolution in macroalgae under different light conditions. Photosynth. Res. 75, 259-275.
  • Genty B., Briantais J. M. Baker N. R., 1989. The relationship between quantum yield of photosynthesic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence. Biochim. Biophys. Acta 990, 87-92.
  • Gworek B., Dąbrowski P., Poniecka B., Wrzosek J., 2011. Effect of road traffic on soil and plant contamination with mercury. Przemysł Chemiczny 90, 267-270.
  • Jalink H., van der Schoor R., Frandas A., van Pijlen J. G., 1998. Chlorophyll fluorescence of Brassica oleracea seeds as a non-destructive marker for seed maturity and seed performance. Seed Sci. Res. 8, 437-443.
  • Janeczko A., Kościelniak J., Pilipowicz M., Szarek-Łukaszewska G., Skoczowski A., 2005. Protection of winter rape photosystem 2 by 24-epibrassinolide under candium stress. Photosynthetica 43, 293-298.
  • Kalaji H. M., 2011. Oddziaływanie abiotycznych czynników stresowych na fluorescencję chlorofilu w roślinach wybranych odmian jęczmienia Hordeum vulgare L. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
  • Kalaji H. M., Nalborczyk E., 1991. Gas exchange of barley seedlings growing under salnity stress. Photosynthetica 25, 197-202.
  • Kalaji H. M., Pietkiewicz S. 1993. Salinity effects on plant growth and other physiological processes. Acta Physiologiae Plantarum 15, 89124.
  • Kalaji H. M., Rutkowska A., 2004. Reakcje aparatu fotosyntetycznego siewek kukurydzy na stres solny. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 496, 545-558.
  • Kalaji H. M., Guo P., 2008. Chlorophyll fluorescence: a useful tool in barley plant breeding programs. [W:] Photochemistry Research Progress. Sánchez A., Gutierrez S. J. (red.). Nova Science Publishers, New York, 439-463.
  • Kalaji H. M., Łoboda T., 2010. Fluorescencja chlorofilu w badaniach stanu fizjologicznego roślin. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
  • Kalaji H. M., Oukarroum A., Alexandrov V., Kouzmanova M., Brestic M., Zivcak M., Samborska I. A., Cetner M. D., Allakhverdiev S. I., Goltsev V., 2014a. Identification of nutrient deficiency in maize and tomato plants by in vivo chlorophyll a fluorescence measurements. Plant Physiol. Biochem. 81, 16-25.
  • Kalaji H. M., Schansker G., Ladle R. J., Goltsev V., Bosa K., Allakhverdiev S. I., Brestic M., Bussotti F., Calatayud A., Dąbrowski P., Elsheery N. I., Ferroni L., Guidi L., Hogewoning S. W., Jajoo A., Misra A. N., Nebauer S. G., Pancaldi S., Penella C., Poli D. B., Pollastrini M., Romanowska-Duda Z. B., Rutkowska B., Serôdio J., Suresh K., Szulc W., Tambussi E., Yanniccari M., Zivcak M., 2014b. Frequently asked questions about in vivo chlorophyll fluorescence: practical issues. Photosynth. Res. 122, 121-158.
  • Kautsky H., Hirsch A., 1931. Neue Versuche zur Kohlensaureassimilation. Naturwissenshaften 19, 96.
  • Lichtenthaler H. K., 2007. Biosynthesis, accumulation and emission of carotenoids, α – tocopherol, plastoquinone, and isoprene in leaves under high photosynthesis irradiance. Photosynth. Res. 92, 163-179.
  • Mattheis J., Rudell D., 2011. Responses of 'd'Anjou' pear (Pyrus communis L.) fruit to storage at low oxygen setpoints determined by monitoring fruit chlorophyll fluorescence. Postharv. Biol. Technol. 60, 125-129.
  • Maxwell K., Johnson N. G., 2000. Chlorophyll fluorescence – a practical guide. J. Exp. Bot. 51, 659-668.
  • Moreno-Ostos E., Cruz-Pizarro L., Basanta-Alvés A., Escot C., George D. G., 2006. Algae in the motion: Spatial distribution of phytoplankton in thermally stratified reservoirs. Limnetica, 25, 205-216.
  • Murkowski A., 2002. Oddziaływanie czynników stresowych na luminescencję chlorofilu w aparacie fotosyntetycznym roślin uprawnych. Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN, Lublin.
  • Oszako T., Kalaji H. M., Gąszczyk K., Kubiak K., 2009. Alternatywne metody ochrony sadzonek w szkółkach. Notatnik naukowy Instytutu Badawczego Leśnictwa 7, 4.
  • Qian H., Li J., Sun L., Chen W., Sheng G. D., Liu W., Fu Z., 2009. Combined effect of copper and candium on chlorella vulgaris growth and photosynthesis – related gene transcription. Aqu. Toxicol. 94, 56-61.
  • Romanowska E., Wróblewska N., Drożak A., Siedlecka M., 2006. High light intensity protects photosynthetic apparatus of pea plants against exposure to lead. Plant Physiol. Biochem. 44, 387-394.
  • Stankiewicz D., 2007. Skutki suszy w rolnictwie polskim. Infos 6, 1-4.
  • Strasser R. J., Srivastava A., Tsimili-Michael M., 2000. The fluorescence transient as a tool to characterize and screen photosynthetic samples, probing photosynthesis. [W:] Mechanism, Regulation and Adaptation. Yunus M., Pathre U., Mohanty P. (red.). Taylor and Francis, London, 443-480.
  • Strasser R. J., Tsimilli-Michael M., Srivastava A., 2004. Analysis of the chlorophyll a fluorescence transient. [W:] Chlorophyll a Fluorescence: A Signature of Photosynthesis. Advances in Photosynthesis and Respiration Series. Papageorgiou G. C., Govindjee (red.). Springer, Dordrecht, Netherlands, 321-362.
  • Strihz I. G., Lysenko G. G., Neverov K. V., 2005. Photoreduction of molecular oxygen in preparation of photosystem II under photoinhibitory conditions. Rus. J. Plant Physiol. 52, 717-723.
  • Swoczyna T., Kalaji H. M., Pietkiewicz S., Borowski J., Zaraś-Januszkiewicz E., 2010a. Monitoring young urban trees tolerance to roadside conditions by application of chlorophyll fluorescence technique. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 545, 303-309.
  • Swoczyna T., Kalaji H. M., Pietkiewicz S., Borowski J., Zaraś-Januszkiewicz E., 2010b. Photosynthetic apparatus efficiency of eight tree taxa as an indicator of their tolerance to urban environments. Dendrobiology 63, 65-75.
  • Swoczyna T., Kalaji H. M., Pietkiewicz S., Borowski J., 2015. Ability of various tree species to acclimation in urban environments probed with the JIP-test. Urban Forestry Urban Greening 14, 544-553.
  • Weiss O., Reigosa R. M. R., 2003. Modulated Fluorescence. [W:] Handbook of plant ecophysiology techniques. Roger M. J. (red.). Kluwer Academic Publishers, 173-185.
  • Yang X., Liang Z., Wen X., Lu C., 2008. Genetics engineering of the biosynthesis of glycinebetaine leads to increased tolerance of photosynthesis to salt stress in transgenic tobacco plants. Plant Mol. Biol. 66, 73-86.
  • Zielinski O., Bush J. A., Cembella A. D., Daly K. L., Engelbrektsson J., Hannides A. K., Schmidt H., 2009. Detecting marine hazardous substances and organisms: sensor for pollutants, toxins, and pathogens. Ocean Sci. 5, 329-349.
  • Živčák M., Brestič M., Olšovská K., Slamka P., 2008. Performance index as a sensitive indicator of water stress in Triticum aestivum L.. Plant Soil Environ. 54, 133-139.
  • Živčák M., Olšovská K. , Slamka P., Galambošová J., Rataj V., Shao H.-B., Kalaji M. H., Brestič M., 2014. Measurements of chlorophyll fluorescence in different leaf positions may detect nitrogen deficiency in wheat. Zemdirbyste Agricult. 101, 437-444.
Document Type
Publication order reference
YADDA identifier
bwmeta1.element.bwnjournal-article-ksv65p197kz
Identifiers
JavaScript is turned off in your web browser. Turn it on to take full advantage of this site, then refresh the page.