5.2. A növények fluoreszcencia sajátságai

A növényekben előforduló anyagok nagy része megfelelő hullámhosszú gerjesztés hatására fluoreszkál. UV-gerjesztés hatására a levelek a kék és a zöld spektrális tartományban 440 és 460 nm között mutatnak emissziós maximumot (F440), illetve 520 és 530 nm körül egy változó mértékben jelentkező vállat (F520) (5.1. ábra). A zöld levelekben a kék és zöld fluoreszcencia elsősorban a klorofillmentes epidermiszsejtekből és a legnagyobb levélerekből, sejtfalakból származik. A mezofill sejtekben kék és zöld fluoreszcenciát nem, vagy alig tapasztalunk, mert azt a mezofillsejtek fotoszintetikus pigmentjei részben, vagy egészben abszorbeálják. A reabszorpció a zöld fluoreszcenciát kevésbé érinti, ezért az a kék fluoreszcenciához képest az erek közötti területen intenzívebb, mint az edénynyalábokban, de mindezzel együtt is csak ritkán nagyobb intenzitású, mint a kék fluoreszcencia.

Kezeletlen és dohány mozaik vírussal fertőzött dohány (Nicotiana benthamiana) levél fluoreszcencia spektruma.

5.1. ábra. Kezeletlen és dohány mozaik vírussal fertőzött dohány (Nicotiana benthamiana) levél fluoreszcencia spektruma.

21 különböző növényfajon végzett kutatások azt mutatták, hogy jelentős kék fluoreszcencia emitter a sejtfal-poliszaharidokkal észteresített ferulasav. A sejtfal más hidroxifahéjsav származékai, mint a p-kumársav és a kávésav csekély mértékben járulnak hozzá. A zöld spektrális tartományban fluoreszkálnak a kempferol- és kvercetin-glikozidok, valamint a berberin és a riboflavin.

A gerjesztő UV fényt a felső és alsó epidermisz nyeli el legjobban. Itt találhatóak a 440 nm és az 520 nm-es fényt kibocsátó anyagok (elsősorban flavonoidok), míg a levél középső parenchima rétegében a 690 nm-en és 740 nm-en emittáló klorofill-a a meghatározó fluorofor. Az UV sugárzás, ami, ha nem abszorbeálódik az epidermiszben és eljut a parenchima sejtekig, gerjeszti a klorofill-a vörös (F690) és távoli vörös (F740) fluoreszcenciáját is elsősorban a paliszád parenchima sejtekben közvetlenül az epidermisz alatt. A laboratóriumban, vagy üvegházban nevelt növények, melyek általában a szabadföldi körülményekhez képest alacsony megvilágításon nőnek, viszonylag intenzív UV-indukált klorofill-a fluoreszcenciát mutatnak, ami azonban a növénynevelési fény intenzitásának emelkedésével progresszíven csökken. A teljes napfénynek, a természetes UV-sugárzásnak kitett szabadföldi növényekben ugyanis az oldható flavonoidok (flavonok, flavonolok, kalkonok), valamint a fahéjsav származékok szintje – éppen az UV sugárzást elnyelő képességükön alapuló védő funkciójuk miatt – többszöröse az üvegházi növényekének. Ilyenkor az epidermisz sejtek abszorbeálják a növényt érő UV-sugárzás legnagyobb részét, így csak kevés UV-sugárzás jut a levél mezofillumába, s ennek következtében a szabadföldi növényeknek a klorofill-a-tól származó vörös és távoli vörös fluoreszcenciája alacsonyabb lesz. Zöld levelekben a klorofill fluoreszcencia az erek közötti (intercostalis) területekről származik.

A kék és/vagy a zöld fluoreszcencia és aránya a klorofill vörös és távoli vörös fluoreszcenciájához képest fajonként különböző. Ismeretes, hogy az egyszikűekben a sejtfalhoz kötött, UV-abszorbeáló fenolos anyagok mennyisége sokkal magasabb, mint a kétszikűekben, ennek megfelelően az egyszikűek pl. fűfélék, sások nagyobb intenzitású kék és zöld fluoreszcenciát emittálnak. A fluoreszcencia intenzitás egyrészt az emittáló anyag koncentrációjától, a leveleknek a spektrális tulajdonságokat befolyásoló sajátságaitól, pl. a sejtek elrendeződésétől, sejtek közötti üregektől, az emittált fluoreszcencia reabszorpciójától, valamint a fotoszintézis, a hőkibocsátás és a klorofill-flureszcencia közötti energiaeloszlástól függ. Mindezen okokból a fluoreszcencia sávok intenzitása fajok között, sőt akár egy növényen belül is variálhat.