Разработка флуорометрических методов оценки состояния фотосинтетического аппарата для биоиндикации среды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат биологических наук Казимирко, Юрий Валерьевич

• Казимирко, Юрий Валерьевич
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Казимирко, Юрий Валерьевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Структурно-функциональная организация фотосинтетического аппарата растений и водорослей

1.2 Природа быстрой флуоресценции хлорофилла «а» в фотосинтетических мембранах

1.3 Методы измерения быстрой флуоресценции хлорофилла и аппаратура для изучения состояния природного фитопланктона и растительных организмов

1.4 Перспективы использования флуоресцентных методов в экологическом мониторинге

ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

2.1 Разработка флуорометрических приборов для диагностики состояния фотосинтезирующих объектов

2.1.1 Зонд-флуорометр

2.1.2 Бортовой флуорометр

2.1.3 Проточный флуорометр

2.1.4 Микрофлуорометр

2.1.5 Флуорометрический индикатор физиологического состояния растений

2.1.6 Импульсный флуорометр для бесконтактной регистрации флуоресценции хлорофилла посева растений 85 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96 ВЫВОДЫ 99 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

XJI - хлорофилл

РЦ - реакционный центр

ЭТЦ - электрон-транспортная цепь

ПБК - пигмент-белковый комплекс

ССК - светособирающий комплекс

ФС - фотосистема

ФСА - фотосинтетический аппарат

1111Ф - первичные процессы фотосинтеза

Fo - интенсивность флуоресценции хлорофилла, все РЦ ФС2 находятся в «открытом» состоянии

Fm - интенсивность флуоресценции хлорофилла, все РЦ ФС2 находятся в «закрытом» состоянии

Fv - величина переменной флуоресценции, равная Fm - Fo

Р680 - первичный донор электронов в ФС

Qa - первичный стабильный хинонный акцептор в ФС

Qb - вторичный хинонный акцептор в ФС

Z - вторичный донор электрона в ФС диурон - 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-Диметилмочевина

PQ - пул хинонов

F, - интенсивность флуоресценции хлорофилла в условиях длительного освещения, когда часть РЦ ФС2 находятся в «открытом» состоянии F'm - интенсивность флуоресценции хлорофилла в условиях длительного освещения, когда все РЦ ФС2 находятся в «закрытом» состоянии

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка флуорометрических методов оценки состояния фотосинтетического аппарата для биоиндикации среды»

Совершенствование методов биоиндикации состояния окружающей среды в условиях постоянно возрастающего антропогенного воздействия на наземные и водные экосистемы остается одной из актуальных задач в системе экологического контроля и рационального природопользования. Насущная потребность выяснения степени загрязнения окружающей среды вызывает необходимость разработки оперативных методов оценки ее состояния. По мнению многих экологов, оценка качества среды должна иметь интегральный характер. Выяснение степени загрязнения среды только с позиции действия предельно допустимых концентраций токсических веществ не учитывает возможного эффекта от нескольких факторов в различных сочетаниях. Предпочтительной в этом отношении представляется биологическая оценка среды обитания, основанная на показателях "самочувствия" организма, -биоиндикации и биотестировании (В.М.Захаров, Д.М. Кларк, 1993).

Воздействие на организм неблагоприятных условий среды может вызвать множество специфичных ответных реакций и приводить к переходу организма в стрессовое состояние. Такие воздействия могут оказывать влияние на все метаболические процессы в организме, в том числе и на процессы фотосинтеза, являющиеся главным поставщиком энергии у растений. В связи с этим функционирование ФСА оказывается наиболее значимым для определения состояния растения в целом.

В настоящее время в экологических исследованиях все большее распространение получили люминесцентные методы оценки физиологического состояния растений. Эти методы обладают высоким быстродействием, точностью, позволяют проводить измерения на растительных объектах в природных условиях. Широкий круг исследований, проводимых методами измерения флуоресценции хлорофилла фотосинтезирующих организмов, показал что соотношение интенсивности флуоресценции хлорофилла при насыщающем фотосинтез возбуждающем свете (Fm) и при облучении светом низкой интенсивности, не вызывающем изменений состояния фотосинтетического аппарата (F0), позволяет определить эффективность утилизации света в ходе фотосинтеза, которая равна (Fm - Fo)/Fm. Эта безразмерная энергетическая характеристика фотосинтеза, аналогична коэффициенту полезного действия, является универсальной и не зависит от видовой специфики организма. Показано, что по флуоресценции хлорофилла, возбуждаемой источниками импульсного света, можно определить такие показатели долгосрочной адаптации к условиям выращивания объекта, как размеры фотосинтетической антенны ФС2 и величину пула хинонов (Kolber et al., 1998). В ответ на длительное (десятки минут) воздействие света можно определить величину потока электронов по цепи фотосинтетического электронного транспорта и оценить возможности системы срочной защиты от избыточного облучения по нефотохимическому тушению.

Использование флуоресцентных методов исследования состояния ФСА конкретных природных объектов (высшие растения, водоросли) требует разработки специальной аппаратуры. Для высших растений представляет интерес как исследование отдельных органов (листья, побеги), так и интегральные характеристики растения в целом, а также посева (группы) растений. Для исследования природных популяций водорослей интерес представляет распределение фитопланктона в толще воды, а также исследование индивидуальных клеток массовых видов фитопланктонных сообществ.

В результате проведенных работ созданы, испытаны и используются для поведения экологических исследований следующие приборы: зонд-флуорометр, предназначенный для измерения в природных водах (in situ) на глубине до 200 м обилия фитопланктона и эффективности функционирования его фотосинтетического аппарата, а также регистрирующий подводную облученность и температуру, что позволяет рассчитывать первичную продукцию; проточный флуорометр, предназначенный для измерения в природных водах по ходу судна обилия фитопланктона и эффективности функционирования его фотосинтетического аппарата и снабженный спутниковой системой непрерывной регистрации географических координат; бортовой флуорометр для исследования адаптационных характеристик состояния фотосинтетического аппарата проб природного фитопланктона и культур водорослей; микрофлуорометр, позволяющий измерять параметры флуоресцентные одиночных клеток водорослей; дистанционный флуорометр для бесконтактного измерения эффективности фотосинтеза и скорости прироста биомассы посевов высших растений; флуорометрический индикатор функционального состояния фотосинтетического аппарата листьев и однолетних побегов высших растений, предназначенный для проведения массовых обследований деревьев и кустарников на больших территориях.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Казимирко, Юрий Валерьевич

выводы

1. На основе сравнительного анализа способов (протоколов) измерения интенсивности флуоресценции хлорофилла при открытых (F0) и закрытых (Fm) реакционных центрах фотосистемы 2, а также показателей фотохимического и нефотохимического тушения возбужденных состояний хлорофилла создана флуорометрические приборы для различных объектов и условий: зонд-флуорометр, предназначенный для измерения в природных водах {in situ) на глубине до 200 м обилия фитопланктона и эффективности функционирования его фотосинтетического аппарата, а также регистрирующий подводную облученность и температуру, что позволяет рассчитывать первичную продукцию; проточный флуорометр, предназначенный для измерения в природных водах по ходу судна обилия фитопланктона и эффективности функционирования его фотосинтетического аппарата и снабженный спутниковой системой непрерывной регистрации географических координат; бортовой флуорометр для исследования адаптационных характеристик состояния фотосинтетического аппарата проб природного фитопланктона и культур водорослей; микрофлуорометр, позволяющий измерять параметры флуоресцентные одиночных клеток водорослей; дистанционный флуорометр для бесконтактного измерения эффективности фотосинтеза и скорости прироста биомассы посевов высших растений; флуорометрический индикатор функционального состояния фотосинтетического аппарата листьев и однолетних побегов высших растений, предназначенный для проведения массовых обследований деревьев и кустарников на больших территориях.

2. Получены результаты пространственно-временного распределения фитопланктонных организмов и их продукционных характеристик на обширных акваториях Черного, Балтийского и Каспийского морей.

3. Впервые разработан и внедрен микрофлуорометрический способ оценки состояния фотосинтетического аппарата одиночных клеток планктонных водорослей, позволяющий определять функциональное состояние и оценивать вклад отдельных видов в продукцию природного фитопланктонного сообщества.

4. Использование дистанционного флуорометра дает возможность измерять в реальном времени скорость прироста биомассы листьев посева с временным разрешением менее 1 часа.

5. Полученные результаты позволяют выработать рекомендации для создания автоматизированных систем экологического мониторинга среды по измерениям состояния фотосинтетического аппарата растительных объектов комплексом флуорометрических методов.

Заключение.

Флуоресцентные методы оценки физиологического состояния растений являются неразрушающими, обладают высокой производительностью, точностью, позволяют проводить измерения на растительных объектах в природных условиях.

Нарушения в метаболизме растений наступают задолго до проявления видимых необратимых изменений. ФСА наиболее уязвим для действия повреждающих факторов, поэтому методы анализа состояния ФСА, основанные на измерении характеристик флуоресценции хлорофилла, широко применяются для мониторинга состояния растительных объектов. Эти методы также можно использовать для ранней диагностики повреждений и прогноза развития растений. Исследования флуоресценции позволяют получить ряд важнейших характеристик фотосинтетического аппарата, таких как эффективность использования энергии света в реакциях фотосинтеза, а также анализировать вклад различных механизмов тушения флуоресценции.

Разработанный комплекс флуоресцентной аппаратуры для исследования состояния водорослей, включающий погружаемый зонд-флуорометр, проточный флорометр, бортовой флуорометр и микрофлуорометр, дает принципиально новую информацию о функционировании фитопланктонного сообщества в целом и составляющих его компонентов. Данный комплекс позволяет определять при помощи проточного флуорометра в реальном времени по ходу судна в поверхностных водах обилие фитопланктона и эффективность работы его ФСА. Так могут быть обнаружены зоны, различающиеся по показателям флуоресценции хлорофилла. На основании полученной информации в исследуемой акватории выбирают точки зондирования водной толщи, в которых следует определить распределение по глубине обилия фитопланктона и эффективности работы его ФСА. Зондирование может быть проведено также в характерных точках гидродинамических структур, выбранных на основе анализа спутниковых данных о распределении температур поверхности воды или другой информации. Более детальное исследование адаптационных характеристик ФСА водорослей можно проводить на пробах воды, полученных с различных горизонтов при помощи бортового флуорометра. Для выявления вклада конкретных видов в продукционные характеристики фитопланктонного сообщества проводится микрофлуорометрическое исследование эффективности фотосинтеза индивидуальных видов водорослей на пробах воды. Использование микрофлуорометрического метода позволяет получить данные о функциональном состоянии и численности массовых видов водорослей, а также составить краткосрочный прогноз динамики численности отдельных видов фитопланктона в данном фитоценозе. Следует отметить, что ранее в гидробиологии не было методов, позволяющих проводить такого рода исследования.

В ряде случаев данные проточной и зондовой флуорометрии вполне достаточны для анализа пространственно-временной изменчивости фитопланктонного сообщества и оценки его функционального состояния. Это происходит при медленно изменяющихся гидрофизических ситуациях, когда горизонты с максимумами содержания хлорофилла и переменной флуоресценции совпадают. В результате зондирования удается оценить продукционные характеристики фитопланктона по глубине в исследуемом водоеме. Оказалось, что в быстроменяющихся условиях среды возможно несоответствие эффективности фотосинтеза величине биомассы водорослей, позволяющие однозначно интерпретировать эти несоответствия и выявлять определенные фазы развития фитопланктонного сообщества. Например, в условиях подъема богатых биогенами масс воды из глубины на поверхность (апвелинг) происходит быстрое заселение вод фитопланктоном. В начальный период такого процесса биомасса планктонных организмов невелика, тогда как эффективность утилизации света близка к максимальным значениям, характерным для молодых быстро растущих популяций. Напротив, обнаружение большой биомассы фитопланктона, обладающего малыми значениями относительной переменной флуоресценции, указывает на процессы деградации фитопланктонного сообщества.

Таким образом, удается практически одновременно для одних и тех же проб воды провести детальный анализ фитопланктонного сообщества и дать прогноз его развития. Высокая скорость измерения позволяет анализировать получаемую информацию непосредственно по ходу экспедиционных работ и вносить коррективы в планы исследования для более глубокого понимания функционирования водных экосистем. Представленные методики и флуорометрическая аппаратура при их комплексном использовании могут дать принципиально новую информацию о пространственно-временной изменчивости фитоценоза, а также служить составной частью системы экологического мониторинга состояния вод. Полученные результаты демонстрируют, что флуоресцентные методы могут быть эффективно использованы для характеристики современного состояния фитоценозов и прогнозирования его изменений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Казимирко, Юрий Валерьевич, 2006 год

1. Антал Т.К., Венедиктов П.С., Конев Ю.Н., Маторин Д.Н., Хаптер Р., Рубин А.Б. Определение вертикального профиля фотосинтеза фитопланктона флуоресцентным методом // Океанология, 1999. Т. 39. С. 314-320.

2. Бухов Н.Г. Динамическая световая регуляция фотосинтеза // Физиол. раст. 2004. Т. 51. № 6. С. 825-837.

3. Венедиктов П.С., Изместьева Л.Р., Маторин Д.Н., Васильев И.Р., Вавилин Д.В. Оценка физиологического состояния фитопланктона Байкала люминесцентными методами.//В кн. Мониторинг фитопланктона. Новосибирск, Наука. 1992. С. 25-30.

4. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Григорьев Ю.С. и др. Теоретические основы и методы изучения флуоресценции хлорофилла // Красноярск. 1984. С. 125.

5. Ю.Гольдфельд М.Г., Карапетян Н.В. Физико-химические основы действия гербицидов // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. биологическая химия. М. 1989. Т. 30. С. 164.

6. П.Захаров В.М., Кларк Д.М. Биотест: интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов // Московское Отделение Международного Фонда «Биотест», М., 1993.

7. Ильяш Л.В., Маторин Д.Н., Кольцова Т.И., Шам Х.Х. Пространственное распределение и суточная динамика фитопланктона залива Нячанг Южно-Китайского моря // Океанология. 2004. Т. 44. № 2. С. 238-248.

8. Калачев Р.К., Кочубей С.М. и др. Связь между флуоресценцией хлорофилла in vivo и продуктивностью водоросли Anabena variabilis II Гидробиол. журнал. 1983. Т. 19. № 1. С. 36-39.

9. Карабашев Г.С., Ханаев С.А. Распределение флуоресценции хлорофилла вблизи температурного фронта в Балтийском море // Океанология. 1983. Т. 23. №5. С. 857-862.

10. Карабашев Г.С. Флуоресценция в океане. // Ленинград. Гидрометеоиздат. 1987. С. 200.

11. Карапетян Н. В., Бухов Н. Г. Переменная флуоресценция хлорофилла как показатель физиологического состояния растений // Физиол. раст. 1986. Т. 3. №5. С. 1013-1026.

12. П.Казаков J1.K., Маторин Д.Н. 1998. Индикация и оценка экологических ситуаций в промышленных регионах // Экология и промышленность России. С. 32-36.

13. Кочубей С.М. Организация пигментов фотосинтетических мембран как основа энергообеспечения фотосинтеза // Киев: Наукова Думка. 1986. С. 200.

14. Кренделева Т.Е. Фосфорилирование белков хлоропластов и регуляция первичных процессов фотосинтеза // Вестник МГУ. Сер. 16. Биология. 1988. №2. С. 3-14.

15. Кукушкин А.К., Тихонов А.Н. Лекции по биофизике фотосинтеза растений // М.: изд. МГУ. 1988. С. 320.

16. Левашов Д.Е. Техника экспедиционных исследований. Инструментальные методы и технические средства оценки промыслово-значимых факторов среды // М.: изд. ВНИРО. 2003. С. 320.

17. Лядский В.В., Горбунов М.А., Венедиктов П.С. Импульсный флуорометр для исследования первичных фотохимических процессов зеленых растений // Науч. докл. высшей школы. Биол. науки. 1987. Т. 11. С. 31-36.

18. Маторин Д.Н., Венедиктов П.С. Люминесценция хлорофилла в культурах микроводорослей и природных популяциях фитопланктона // М.: Итоги науки и техники, ВИНИТИ. Сер. Биофизика. 1990. Т. 40. С. 49-100.

19. Маторин Д.Н. Использование флуоресцентных методов измерения активности фотосистемы II при биомониторинге фитопланктона // Биофизика. 2000. Т. 45/3. С. 491-494.

20. Маторин Д. Н., Антал Т. К., Шаршенова А. А., Тыныбеков А.К., Отте M.JL, Ван де Верт X., Рубин А.Б. Изучение природного фитопланктона озера Иссык-Куль полученная с использованием погружного флуорометра // Вестн. МГУ. Сер. Биология, 2002. № 1 С. 43-45.

21. Погосян С.И. Состояние растительных организмов в природных условиях и окислительное повреждение фотосинтетического аппарата // Автореф. докторской диссерт. М. 2003. 56 с.

22. Погосян С.И., Волкова Э.В., Казимирко Ю.В., Максимов В.Н., Рубин А.Б. Изменения фотосинтетического аппарата индивидуальных клеток микроводоросли Ankistrodesmus falcatus в норме и при УФ -облучении // Доклады Академии Наук. 1998. Т. 363 (5). С. 690-693.

23. Рубин А. Б., Кононенко А. А., Пащенко В. 3., Чаморовский С. К., Венедиктов П.С. Принципы регуляции и модельные системы первичных процессов фотосинтеза // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Биофизика. 1987. Т. 22. С. 212.

24. Рубин А.Б. Биофизика // Т.2. М.: Книжный дом «Университет». 2000. 468 с.

25. Рубин А. Б. Принципы организации и регуляции первичных процессов фотосинтеза // Тимирязевские чтения LV. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1995, С. 38.

26. Рубин А.Б., Кренделева Т.Е. Регуляция первичных процессов фотосинтеза // Успехи биологической химии. Т. 43. Пущино. 2003. С. 225-266.

27. Рубин А.Б., Кренделева Т.Е. Регуляция первичных процессов фотосинтеза //Биофизика. Т. 49. Вып. 2. 2004. С.239-253.

28. Рубин А. Б. Биофизика фотосинтеза и методы экологического мониторинга // Технология живых систем. 2005. Т. 2. С. 47-68.

29. Сиренко JI.A. Информационное значение хлорофильного показателя // Гидробиол. журнал. 1988. Т. 24. №4. С. 49-53.

30. Тихонов А.Н. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке // Соросовский образовательный журнал. 1997. №7. С. 10-17.

31. Тихонов А.Н. Регуляция световых и темновых стадий фотосинтеза. //Соросовский образовательный журнал. 1999. № 11. С. 8-15.

32. Тихонов А.Н. Фотосинтез // Энциклопедия современное естествознание. Т.2. Общая биология. Ред. Сойфер В.Н. М. Магистр-Пресс. 2000. С. 271-279.

33. Antal Т.К., Venediktov P.S., Matorin D.N., Ostrowska М., Wozniak В., Rubin А.В. Measurement of phytoplankton photosynthesis rate using a pump-and-probe fluorometer // Oceanologia. 2001. V. 43. №3. P. 291313.

34. Aiken J. A chlorophyll sensor for automatic remote operation in the marine environment // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1981. V. 4. №2. P. 235-239.

35. Anderson J.M. Cytochrome h(Jicomplex: dynamic molecular organization, function and acclimation // Photosynth. Res. 1992. V. 34. P. 341-357.

36. Andersson В., Styring S. Photosystem II: Molecular organization, function, and acclimation // Curr. Topics Bioenerg. 1991. V. 16. P. 1-81.

37. Anderson J.M., Thomson W.W. Dynamic molecular organization of the plant thylakoid membrane // In: W.R.Briggs (ed.) Photosynthesis. N.Y. Alan Liss Inc. 1989. P. 161-182.

38. Aro E.-M., Virgin I., Anderson B. Photoinhibition of photosystem II. Inactivation, protein damage and turnover // Biochim. Biophys. Acta. 1993. V. 1143. P. 113-134.

39. Barber J., Andersson B. Too much of a good thing: light can be bad for photosynthesis//TIBS. 1992. V.17. P.153.

40. Bates S.S., Piatt T. Fluorescence induction as a measure photosynthetic capacity in marine phytoplankton: responce of Thalassiosira pseudonana and Dunaliella tertiolecta II Mar.Ecol. 1984. V.18. P. 67-77.

41. Beutler M., Wiltshire K.H., Meyer В., Moldaenke C., Luring C.Meyerhofer M., Hansen U.-P., Dau H. A fluorometric method for the differentiation of algal populations in vivo and in situ // Photosynthesis Research. 2002. V. 72. P. 39-53.

42. Bukhov N.G., Mohanty P., Rakhimberdieva M.G., Karapetyan N.V. Analysis of dark-relaxation kinetics of variable fluorescence in intact leaves // Planta 187. 1992. P. 122-127.

43. Buschmann C., Langsdorf G., Lichtenthaler H.K. Imaging of the blue, green, and red fluorescence emission of plants: an overview // Photosynthetica. 2000. V. 38. №4. P. 483-491.

44. Butler W. L. and Kitajima M. Fluorescence quenching in photosystem II of chloroplasts // Biochim. Biophys. Acta. 1975. V. 376. P. 116-125.

45. Cao J., Govindjee. Chlorophyll a fluorescence transient as an indicator of active and inactive Photosystem 2 in thylakoid membranes.// Biochim. Biophys. Acta. 1990. V.1015. P.180-188.

46. Corlett J.E., Jones H.G., Masojidek J.M., Massacci A. Chlorophyll fluorescence in the field grown sorghum. Instrument discrepancies // Photosynthetica. 1992. V.27. № 1-2. P. 257-260.

47. Govindjee, Sixty-three years since Kautsky: chlorophyll a fluorescence // Aust. J. Plant Physiol. 22. 1995. P. 131-160.

48. Graevskaya E.E., Antal Т.К., Matorin D.N., Pogosyan S.I., Rubin A. B. Study of chloride mercury and chloride methylmercury effect on diatoms Thalassiosira weissflogii by chlorophyll fluorescence analysis // J.1Y France. 2003. V. 107. P. 569-572

49. Cramer W.A., Furbacher P.N., Szszepaniak A., Tae G.S. Electron transport between Photosystem II and Photosystem I // Curr. Topics Bioenerg. 1991. V. 16. P. 179-222.

50. Dau H., Hansen U.-P. A study on the energy-dependent quenching of chlorophyll fluorescence by means of photoacoustic measurements // Photosynth. Res. 1990. V. 25. P. 269-278.

51. Daley P.F., Raschke K., Ball J.T., Berry J.A. Topography of photosynthetic activity of leaves obtained from video images of chlorophyll fluorescence // Plant Physiol. 1989. V. 90. P. 1233-1238.

52. Demmig-Adams В., Adams W.W. Photoprotection and other responses of plants to high light stress // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1992. V. 43. P. 599-626.

53. Dieter E.W. Comments of fluorometric chlorophyll determination in the field // Arch. Hydrobiol. 1986. V. 107. № 4. P. 521-527.

54. Dubinsky Z., Falkowski P. G. and Wiman K. Light harvesting and utilization by phytoplankton // Plant Cell Physiol. 1986. V. 27. P. 13351339.

55. Staehelin L.A. Chloroplast structure and supramolecular organization of photosynthetic membranes // In: Encyclopedia of plant physiology, 19, Photosynthesis III. Staehelin L. and Arntzen C., ed. Springer, Berlin. 1986. V. 27. P. 1335-1339.

56. Fadeev V.V., Filippova E.M., Maslov D.V., Matorin D.N., Venediktov P.S. Diagnostics of photosynthesising organisms by linear and non-linear fluorimetry //Proc. ofSPIE. 1999. V. 3821. P. 102-111.

57. Falkowski P.G. Light-shade adaptation and assimilation numbers // J. Plankton res. 1981. V. 3. P. 203-216.

58. Falkowski P.G., Fujita Y., Ley A.C. and Mauzerall D. Evidence for cyclic electron flow around photosystem II in Chlorella purenoidosa II Plant Physiol. 1986a. V. 81. P. 310-312.

59. Falkowski P.G., Wyman K., Ley A.C. and Mauzerall D. Relationship of steady state photosynthesis to fluorescence in eucaryotic cells // Biophys. Biochim. Acta. 1986b. V. 849. P. 183-192.

60. Falkowski P.G., Sukenik A. and Herzik R. Nitrogen limitation in Isochrysis galbana (Haptophyceae) II J. of Phycol. 1989. V. 25. P. 471-478.

61. Falkowski P.G., Ziemann D., Kolber Z. et al. Nutrient pumping and phytoplankton response in a subtropical mesoscale eddy // Nature. 1991. V. 352. P. 544-551.

62. Falkowski P.G., Green R., Kolber Z. Light utilization and photoinhibition of photosynthesis in marine phytoplankton // In «Photoinhibition of Photosynthesis: from Molecular Mechanisms to the Field». Eds. N. R. Baker and J. Bowes. 1994. P. 407-432.

63. Falkowski P.G., Kolber Z. Variations in chlorophyll fluorescence yields in phytoplankton in the world oceans // Plant Physiol. 1995. V. 22. P. 341355.

64. Falkowski P.G., Raven J.A. Aquatic photosynthesis // Blackwell Science. 1997.375 p.

65. Ficek D., Ostrowska M., Kazio M., Pogosyan S.I. Variability of the portion of functional PS2 reaction centres in the light of a fluorometric study // Oceanologia. 2000.V. 42. № 2. P. 243-250.

66. Geider R.J., Green R.M., Kolber Z. et al. Fluorescence assessment of the maximum quantum efficiency of photosynthesis in the western North Atlantic// Deep-Sea Res. 1993. V. 40. P. 1205-1224.

67. Glazer A.N. Phycobilisome. A macromolecular complex optimized for light energy transfer. // Biochim. Biophys. Acta. 1984. V.768. P. 29-51.

68. Green R.M., Kolber Z., Swift D.G. et al. Phisiological limitation of phytoplankton photosynthesis in the eastern Equatorial Pacific determined from variability in the quantum yield of fluorescence // Limnol. Oceanogr. 1994. V. 39. P. 1061-1074.

69. Goh C.H., Schreiber U., Hedrich R. New approach of monitoring changes in chlorophyll a fluorescence of single guard cells and protoplasts in responce to physiological stimuli // Plant Cell Environ. 1999. V.210. P. 268.

70. Haehnel W., Nairn J.A., Reisberg R., Sauer K. Picosecond fluorescence kinetics and energy transfer in chloroplasts and algae // Biophys. Biochim. Acta. 1982. V. 680. P. 161-173.

71. Hansson O., Wydzynski T. Current perception of photosystem II // Photosynth Res. 1990. V. 23. P. 131-162.

72. Haworth P., Karukstis K.K., Sauer K. Picosecond fluorescence kinetics in spinach chloroplasts at room temperature. Effect of phosphorilation // Biophys. Biochim. Acta. 1983. V. 725. P. 261-271.

73. Keller A.A. Mesocosm studies of DSMU-enhanced fluorescence as measure of phytoplankton photosynthesis // Mar. Biol. 1987. V. 96. №1. P. 107-114.

74. Kiefer D. A. and Reynolds R. A. Advances in understanding phytoplankton fluorescence and photosynthesis // In «Primary productivity and biogeochemical cycles in the sea». Environ. Sci. Res. 43. Plenum. 1992. P. 155-174.

75. Klimov V.V., Klevanik A.V., Shuvalov V.A, Krasnovsky A.A. Reduction of pheophytin in the primary light reaction of photosystem II // FEBS Lett. 82. 1977. P. 183- 186.

76. Koblizek M., Ciscato M., Komenda J., Kopecky J., Siffel P., Masojidek J. Photoadaptation in the green alga Spongiochloris sp. A three-fluorometer study //Photosynthetica. 1999. V.37. № 2. P. 307-323.

77. Kolber Z., Wiman K. D., Falkowski P. G. Natural variability in photosynthetic energy conversion efficiency: a field study in the Gulf of Maine // Limnol. Oceanogr. 1990. V 35. P. 72-79.

78. Krause G.H., Weis E. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: The basics // Annu. Rev. Plant. Physiol. Plant. Mol. Biol. 1991. V. 42. P. 313349.

79. Lazar D. Chlorophyll a fluorescence induction // Biochim. et Biophys. Acta. 1999a. V.1412. № 1.-P.1-28.

80. Lazar D. Exprimental and theoretical studies of the in vivo chlorophyll a fluorescence transient: OKJIP // Doctoral thesis. Palacky University, Olomouc, Czech Republic. 1999b. 32 p.

81. Lichtenthaler H.K., Miehe J.A. Fluorescence imaging as a diagnostic tool for plant stress // Trends Plant Sci. 1997. V. 2. P. 316-320.

82. Long S. P., Humpries S. and Falkowski P. G. Photoinhibition of photosynthesis in nature // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1994. V. 45. P. 655-662.

83. Lorenzen С.A. A method for continuous measurement of in vivo concentration // Deep Sea Res. 1966. V. 13. №2. P. 223-227.

84. Lu C.M., Chau C.W., Zhang J.H. Acute toxicity of excess mercury on the photosynthetic performance of cyanobacterium, S. platensis -assessment by chlorophyll fluorescence analysis // Chemosphere. 2000. V. 41. P. 191-196.

85. Matorin D.N., Vuksanovich N., Rubin A.B., Venediktov P.S. Application of chlorophyll fluorescence in studied of phytoplankton in the Mediterranean Sea// StudiaMarina. 2002. V. 23. P. 79-86.

86. Mohammed G.H., Binder W.D., Gillies S.L. Chlorophyll fluorescence: a review of its practical forestry applications and instrumentation // Scandinavian Journal of Forest Research. 1995. V. 10. P. 383-410.

87. Morel A. light and marine photosynthesis: a spectral model with geochemical and climatological implications // Progress in Oceanography. 1991. V. 26. P. 263-306.

88. Ostrowska M., Majchrowski R., Matorin D. N., Wozniak B. Variability of the specific fluorescence of chlorophyll in the ocean. Part 1. Theory of classical in situ1 chlorophyll fluorometry // Oceanologia. 2000a. V. 42(2). P. 203-219.

89. Ostrowska M., Matorin D. N., Ficek D. Variability of the specific fluorescence of chlorophyll in the ocean. Part 2. Fluorometric method of chlorophylla determination // Oceanologia. 2000b. V. 42 (2). P. 221-229.

90. Ounis A., Evain S., Flexas J., Tosti S., Moya I. Adaptation of a PAM-fluorometers for remote sensing of chlorophyll fluorescence // Photosynth. Res. 2001. V. 68. № 2. P. 1 13-120.

91. Pogosyan S.I., Sivchenko M.A., Maksimov V.N. Physiological heterogeneity of micro algae populations. Classification of «Scenedesmus quadricauda» coenobiums by the types of fluorescence induction curves // Biol. Bulletin. 1996. V. 3. P. 337-343.

92. Putt M., Harris G. P., Cuhel R. L. Photoinhibition of DCMU-enhanced fluorescence in lake Ontario phytoplankton // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1987. V. 44. P. 2144-2154.

93. Renger G. Energy transfer and trapping in photosystem II // In: J.Barber (ed.) The photosystems: structure, function and molecular biology. Elsevier. Amsterdam. 1992. P. 45-99.

94. Riznichenko G., Lebedeva G., Pogosyan S., Sivchenko M., Rubin A. Fluorescence induction curves registered from individual microalgae cenobiums in the process of population growth. // Photosynthesis Research. 1996. V. 49. P. 151-157.

95. Roy S., Legendre L. Field studies of DSMU-enhanced fluorescence as an index of in situ phytoplankton photosynthetic activity // Can. J. Fish, and Aquat. Sci. 1980. V.37. №6. P. 1028-1031.

96. Samson G., Pras.il O., Yaakoubd B. Photochemical and thermal phases of chlorophyll a fluorescence // Photosynthetica. 1999. V. 37. P. 163-182.

97. Schreiber U., Hormann H., Neubauer C. and Klughammer C. Assessment of photosystem II photochemiocal quantum yield by chlorophyll fluorescence quenching analysis // Plant Physiol. 1995. V. 22. P. 209-220.

98. Schreiber U. Chlorophyll fluorescence and photosynthetic energy conversion: Simple introductory experiments with the TEACHING-PAM chlorophyll fluorometer // Heinz Walz GmbH, Effeltrich, Germany. 1997. P. 73.

99. Schreiber U. Chlorophyll fluorescence: new instruments for special applications. In: G.Garab (ed) Photosynthesis: Mechanisms and Effects // Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands. 1998. V. 5. P. 4253-4258.

100. Staehelin L.A. Chloroplast structure and supramolecular organization of photosynthetic membranes // In: Encyclopedia of plantphysiology, 19, Photosynthesis III. Staehelin L. and Arntzen C., ed. Springer, Berlin. 1986.

101. Styring S., Virgin I., Ehrenberg A., Andersson B. Strong light photoinhibition of electron transport in photosysten II. Impairment of the function of the first quinone acceptor Qa // Biochim. et Biophys. Acta. 1990. V. 1015 (2). P. 269-278.

102. Thompson L.K., Brudvig C.W. Cytochrome b-559 may function to protect photosystem II from photoinhibition // Biochemistry. 1988. V. 27. P. 6653-6658.

103. Van Kooten O., Snel J.F.H. The use of chlorophyll fluorescence Nomenclature in plant stress physiology // Photosynth. Res. 1990. V. 25. P. 147-150.

104. Vassiliev I.R., Prasil O., Wyman K.D., Kolber Z., Hanson A.K., Prentice J.E. and Falkowski P.G. Inhibition of PS II photochemistry by PAR and UV radiation in natural phytoplankton communities // Photosynth. Res. 1994. V. 42. P. 61-64.

105. Vavilin, D.V., Matorin D.N. Rubin. A. B. The high-temperature thermoluminescence of chlorophyll as a method to study lipid peroxidation in planktonic algae // Archiv for Hydrobiologie. 2002. V. 153 (4) P. 685701.

106. Vermaas W. Molecular-biological approaches to analyze photosystem II structure and function // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1993. V. 44. P. 457-481.

107. Walters R.G., Horton P. Theoretical assessment of alternative mechanisms for non-photochemical quenching of PSII fluorescence in barley leaves // Photosynth. Res. 1993. V. 36. P. 119-139.

108. Wasielwski M.R., Johnson D.G., Seibert M., Govindjee. Determination of the primary charge separation rate in isolated phorosystem II reaction centers with 500-fs time resolution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. V. 86. P. 524-528.

109. Weis E. and Berry J.T. Quantum efficiency of photosystem II in relation to energy -dependent quenching of chlorophyll fluorescence // Biochim. Biophys. Acta. 1987. V. 894. P. 198-208.

110. Wilhelm C. The biochemistry and physiology of light-harvesting processes in chlorophyll b and chlorophyll с containing algae // Plant. Physiol. Biochem. 1990. V. 28. P. 293-306.

111. Wozniak В., Dera J., Majchrowski R., Ficek D., Koblenz-Mishke

112. J., Darecki M. 'IOPAS Initial Model of Marine Primary Production for Remote Sensing Application // Oceanologia. 1997a. V 39 (4). P. 377-395.

113. Yudov M.V., Zhilin D.M., Pankova A.P., Rusanov A.G., Perminova

114. Young A.J., Frank H.A. Energy Transfer Reactions Involving Carotenoids: Quenching of Chlorophyll Fluorescence // J. Photochem. Photobiol. (B): Biology. 1996. V. 36. P. 3-15.