Флуоресцентный свет раскрывает связь между тепловым стрессом и урожайностью
Учёные сообщают, что можно обнаружить и предсказать тепловое повреждение сельскохозяйственных культур, измеряя сигнал флуоресцентного света от листьев растений, испытывающих тепловой стресс. Если собирать этот сигнал со спутника, он может обеспечить широкомасштабный мониторинг роста и урожайности в условиях теплового стресса от изменения климата.
Исследование измеряет флуоресценцию хлорофилла, индуцированную солнцем (sun-induced chlorophyll fluorescence, SIF), чтобы отслеживать фотосинтетическое здоровье растений и установить связь между тепловым стрессом и урожайностью. Результаты опубликованы в журнале Global Change Biology.
SIF возникает, когда часть фотосинтетической энергии излучается листьями растений в виде ближнего инфракрасного света.
Связь SIF с тепловым стрессом
Чтобы прояснить связь между SIF и урожайностью, исследователи использовали гиперспектральную систему для измерения SIF над посевами сои на экспериментальных участках с контролируемым повышением температуры (Temperature Free-Air-Controlled Enhancement) в Иллинойсе. Система отслеживала изменения флуоресценции хлорофилла в контролируемой среде, где инфракрасные лампы повышали температуру на 1.5, 3.0, 4.5 и 6.0 градусов Цельсия выше температуры окружающего воздуха.
Ключевые выводы
- Флуоресценция, индуцированная солнцем (SIF), реагирует на повышение температуры.
- Изменения SIF соответствуют уменьшению количества и снижению качества листьев сои.
- Тепловой стресс сильнее всего влияет на сою на репродуктивных стадиях, когда формируются зерна, что в итоге сказывается на их размере и количестве.
Значение исследования
Работа устанавливает корреляцию между тепловым стрессом, SIF и качеством зерна, проясняя, как тепло влияет на фотосинтетическую активность и урожай.
Этот метод может стать инструментом для селекционеров, чтобы выявлять более термоустойчивые культуры, и помочь фермерам выбирать лучшие культуры для выращивания в условиях прогнозируемого роста температур.