В поиске путей согласования интенсивности фотосинтеза и хозяйственной продуктивности большие надежды возлагались на выяснение вклада в фотосинтез целого растения не только листьев, но и других содержащих хлорофилл органов. Общеизвестно, что хлорофилл содержат не только листья, но и нелистовые органы (стебли, колосья, части цветков, плоды).
Во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур (г. Орел) под руководством Амелина А.В. был проведен ряд исследований по фотовосстановительной активности хлорофиллсодержащих органов и их вкладу в фотосистему растения у примитивных форм и современных сортов гороха (Амелин, 2001).
В задачи настоящей работы входило определить у разных по окультуренности сортообразцов P.sativum L. фотовосстановительную способность основных хлорофиллсодержащих органов и выявить их роль в общей фотосистеме растений в связи с селекцией на семенную продуктивность.
Фотовосстановительную активность хлорофиллсодержащих органов растений (ФВАХ) оценивали по количеству восстановленного хлоропластами феррицианида калия на свету. Исследования осуществляли с появлением у растений 5-6 настоящих листьев, отбирая через каждые 7 дней средние пробы из 3-4 листьев сверху, а с фазы образования бобов опытным материалом служили и стебель, черешки, створки бобов. Выделение хлоропластов, приготовление опытных сред и проведение реакций выполняли с учётом методических рекомендаций применительно к гороху. Фотовосстановительный потенциал органов растений находили путем умножения ФВАХ на содержание хлорофилла и на сухую массу органа. Сумму полученных значений условно рассматривали как “фотовосстановительный потенциал растения” (ФВПР). Вклад отдельных органов рассчитывали составлением пропорции, принимая ФВПР за 100 %.
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что у растений гороха в период образования и налива семян наиболее интенсивно фотосинтезируют створки молодых бобов, превосходя по ФВАХ черешки и стебель в среднем на 26 %, а листочки с прилистниками - на 20 %. По-видимому, удаленные от главных аттрагирующих центров хлорофиллсодержащие органы меньше испытывают фотосинтетическую нагрузку и поэтому в целостной системе растения функционируют пассивнее в данный промежуток времени.
В полевых условиях проведенных опытов современные сорта гороха по ФВАХ листочков и прилистников превосходили примитивные формы в среднем на 33 и 40 %, однако, по черешкам, стеблю и створкам бобов выявить достоверные различия не удалось.
Во многом схожая ситуация отмечается и по другим фотоактивным органам - бобам, количество которых в результате многовекового окультуривания растений уменьшилось в среднем на 22 %, а их совокупный фотовосстановительный потенциал остался фактически на прежнем уровне, благодаря увеличившейся у них фотоассимиляционной поверхности, а не ФВАХ.
Было установлено, что из-за отбора полукарликовых и не очень облиственных форм у растений гороха несколько уменьшились фотовосстановительные возможности лишь стебля и черешков. Но, по причине слабого развития хлоренхимной ткани вклад данных органов в общую фотосистему в 5,2 раза ниже по сравнению с листочками и прилистниками, на которые приходится от 80 до 90 % всего потенциала. Отсюда был сделан вывод, что у генотипов гороха, также как и у других сельскохозяйственных культур, основная фотосинтетическая нагрузка при формировании урожая приходится в основном на листья, за счет улучшения структурно-функциональных параметров которых, фотовосстановительный потенциал растений в процессе селекции не снижается, а в целом поддерживается на уровне примитивных форм.
Аналогичные результаты получены и при изучении фотосинтетических свойств хлорофиллсодержащих органов у сои, фасоли, пшеницы, ячменя. Это подтверждает вывод о том, что фотоактивность различных частей растений обусловлена характером их донорно-акцепторных отношений (Дорохов, Баранина, 1972) В процессе селекции изменения донорно-акцепторных отношений между органами растений в основном связанны, как отмечалось выше, с повышением у новых сортов Кхоз. У культуры гороха фотосинтетический потенциал при этом сокращается, а фотоактивность листьев возрастает (Амелин, 1992)
Многочисленные исследования других сельскохозяйственных культур показали, что вклад нелистовых органов в фотосинтез целого растения в определенные периоды может превышать вклад фотосинтеза листьев. Были установлены функциональные особенности разных ассимилирующих органов. Оказалось, что фотосинтез нелистовых органов менее подавляется в условиях засухи. Но и это не объясняло отсутствия корреляции интенсивности фотосинтеза с хозяйственной продуктивностью растений.