Влияние фотонов ближней ультрафиолетовой области на рост и развитие свеклы сахарной (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris var. saccharifera Alef.) в условиях закрытой агробиотехносистемы
Автор: Латушкин В.В., Зеленков В.Н., Кособрюхов А.А., Новиков В.Б., Путилина Л.Н., Иванова М.И., Верник П.А., Гаврилов С.В.
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Селекция, семеноводство и биотехнология растений
Статья в выпуске: 4 (72), 2023 года.
Бесплатный доступ
Актуальность и методология. С целью определения влияния ближнего ультрафиолетового излучения длиной волны 380 нм на рост и развитие растения свеклы сахарной гибрида Смена выращивали в течение 82 суток при светодиодном освещении фотолампами и в условиях усиления интенсивности УФА диапазона света (повышение отношения UV/PPFD (0,027) по сравнению с контролем (0,0075) при сохранении соотношения остальных участков спектра). Исследование проводили на базе цифрового программного комплекса «Синерготрон» с регулируемой внутренней средой. Результаты. Увеличение доли УФ-А в спектре освещения приводит к существенному изменению биометрических показателей растений - надземная биомасса увеличивается в 2,2 раза по сравнению с контролем, а масса подземной части (корнеплоды), наоборот, снижается на 86,9%. При этом доля корнеплодов в общей биомассе растений снижается с 60% в контроле до 30%. Изменяется морфологическая структура листового аппарата: существенно возрастает доля черешков по сравнению с листовыми пластинками (64,8% черешков в надземной биомассе, тогда как в контроле 30%). УФ-А излучение приводит к изменению химического состава корнеплодов, в частности, понижению накопления сухих веществ (на 1,58%) и снижению сахаристости (на 1,8%). Повышение доли УФ-А в спектре облучения изменяет параметры флуоресценции хлорофилла и способствует повышению максимального квантового выхода Fv/Fm, нефотосинтетического тушения флуоресценции NPQ и снижению реального квантового выхода фотосинтеза Y(II), а также скорости электронного транспорта (ETR).
Синерготрон, закрытая агробиотехносистема, свекла сахарная, ближнее ультрафиолетовое излучение, спектральный состав, флуоресценция хлорофилла, биометрические показатели
Короткий адрес: https://sciup.org/140301895
IDR: 140301895 | DOI: 10.18619/2072-9146-2023-4-49-57
Список литературы Влияние фотонов ближней ультрафиолетовой области на рост и развитие свеклы сахарной (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris var. saccharifera Alef.) в условиях закрытой агробиотехносистемы
- Kami C., Lorrain S., Hornitschek P., Fankhauser C. Light-regulated plant growth and development. Current topics in developmental biology, Academic Press. 2010. pp. 29-66. https://doi.org/10.1016/S0070-2153(10)91002-8
- Kaiser E., Ouzounis T., Giday H., Schipper R., Heuvelink E., Marcelis L.F. Adding blue to red supplemental light increases biomass and yield of greenhouse-grown tomatoes, but only to an optimum. Frontiers in Plant Science. 2019;(9):2002-2012. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.02002
- Cary A. Mitchell, Fatemeh Sheibani LED advancements for plant-factory artificial lighting. Plant Factory (Second Edition). An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production Editors Toyoki Kozai Genhua Niu Michiko Takagaki Acad. Press. 2020. P.167-184. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816691-8.00010-8
- Yuanchun M., An Xu., Zong-Ming (Max). Cheng Effects of light emitting diode lights on plant growth, development and traits a metaanalysis.Horticultural Plant Journal. 2021;7(6):552-564, https://doi.org/10.1016/j.hpj.2020.05.007
- Фадеев П.Д. Экспериментальные исследования влияния ультрафиолета на развитие растений. В сборнике: Химия, физика, биология, математика: теоретические и прикладные исследования. Сборник статей по материалам LXVIII международной научно-практической конференции. Москва, 2023. С. 27-31.
- Иванов A.A., Креславский В.Д., Кособрюхов А.А. Повышение устойчивости листьев рябины к УФ-В лучам посредством предоблучения красным светом. Материалы симпозиума. “Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования” 9-14 июня, 2003. М.: Пущино, 2003. C. 71-73.
- Kryvokhyzha M., Libantova Y., Rashydov N. Influence of short - wavelenth ultraviolet light on genes expression in Arabidopsis Thaliana plants. Biotechnologia Acta. 2019;12(3):57-66.
- Mantha S.V., Johnson G.A., Day T.A. Evidence from action and fluorescence spectra that UV-induced violet-blue-green fluorescence enhances leaf photosynthesis. Photochemistry and Photobiology. 2001;73(3):249-256, https://doi.org/10.1562/0031-8655(2001)0730249efaafs2.0.co2
- Вай Х., Хи К. и др. Ультраструктура клеточной стенки и изменение цвета стебля Phylostachys pubescens после обработки ультрафиолетом. Науч. Лесн. конф. M., 2003. C. 137-139.
- Hada Hirosohi, Hidema Jun. Effects supplementary UFB on the relationship between accumulation of anthocyanins and UV-absorbing compounds and levels of CPD with leaf age in purple rice // Tes. Annual Muting and Symposia of the 2003 Annual 112 Meeting (Nara) of the Japanese Society of Plant Physiologists (ISPP), Osaca Norch. 2003. p.54.
- Diene X.A., Tainá T.R., de Carvalho A.A., Bertolucci S.K.V., Medeiros A.P.R., Ribeiro F.N.S., Barbosa S.M., Brasil Pereira Pinto J.E. Photon flux density and wavelength influence on growth, photosynthetic pigments and volatile organic compound accumulation in Aeollanthus suaveolens (Catingade-mulata) under in vitro conditions. Industrial Crops and Products. 2021;168(15):113597. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113597
- Verdaguer D., Jansen M.A., Llorens L., Morales L.O., Neugart S. UV-A radiation effects on higher plants: Exploring the known unknown. Plant Science. 2017;(255),72-81, https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2016.11.014
- Neugart S., Schreiner M. UVB and UVA as eustressors in horticultural and agricultural crops Scientia Horticulturae. 2018;(234):370-381. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.02.021
- Chen Y., Li T., Yang Q., Zhang Y., Zou J., Bian Z., Wen X. UVA radiation is beneficial for yield and quality of indoor cultivated lettuce. Frontiers in Plant Science. 2019;(10):1563-1572. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01563
- Гинс М.С., Гамбурова Н.Т. Активность антиоксидантной системы красноокрашенного амаранта при кратковременном действии УФ-А радиации. Овощи России. 2009;(1):33-35. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2009-1-33-35. EDN OYCLGH.
- Ittetsu Yamaga, Shigekazu Nakamura. Penicillium growth inhibition, fruit decay reduction, and polymethoxyflavones and scoparone induction in satsuma mandarin irradiated with ultraviolet-A light-emitting diodes. Scientia Horticulturae. 2022;303(20):111197. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2022.111197
- Русакович А.А., Шашко А.Ю., Ветошкин А.А., Солдатенко А.А., Болвонович В.В., Смолич И.И., Соколик А.И., Шашко Ю.К., Демидчик В.В. Влияние диодного ультрафиолетового излучения на скорость роста колоний мицелиальных грибов рода Alternaria. Журнал Белорусского государственного университета. Биология. 2021;(2):19-28. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-2-19-28. EDN OQPSXK.
- Rui He, Yiting Zhang, Shiwei Song, WeiSu, Yanwei Hao, Houcheng Liu UV-A and FR irradiation improves growth and nutritional properties of lettuce grown in an artificial light plant factory. Food Chemistry. 2021;345(30):128727. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128727
- Marco Landi, Marek Zivcak, Oksana Sytar , Marian Brestic, Suleyman I. Allakhverdiev Plasticity of photosynthetic processes and the accumulation of secondary metabolites in plants in response to monochromatic light environments: A review. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 2020;1861(2):148131. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2019.148131
- Канаш Е.В., Савин В.Н. Изучение чувствительности различных сельскохозяйственных растений к непродолжительному УФ - стрессу. Космическая биология и авиакосмическая медицина. 2003;(4):18-20.
- Auрra Brazaitytл, Akvilл Virрilл. Light quality: Growth and nutritional value of microgreens under indoor and greenhouse conditions. Presentation in Acta horticulturae. May 2016 https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2016.1134.37
- Гулин А.В., Донская В.И Сравнительная оценка характера воздействия ультрафиолетового излучения на семена арбуза во временном режиме. Овощи России. 2019;(6):155-158. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-6-155-158. EDN KZDVCM.
- Claypool N.B., Lieth J.H. Physiological responses of pepper seedlings to various ratios of blue, green, and red light using LED lamps. Scientia Horticulturae. 2020;268(27):109371. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109371
- Zelenkov V.N., Vernik P.A., Latushkin V.V. Creating closed technobioecosystems (synergotron class) as a modern direction of using digital technologies for the development of Agrarian Science and solving tasks of the agrarian-industrial complex of Russia. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019;(274):012101. https://doi.org/10.1088/1755-1315/274/1/
- Латушкин В.В., Зеленков В.Н., Лапин А.А., Верник П.А., Гаврилов С.В., Новиков В.Б. Экспериментальное моделирование условий онтогенеза растений и биотехнологических методов их выращивания в закрытой экосистеме - синерготроне. Вестник РАЕН. 2021;21(1):46-53. https://doi.org/10.52531/1682-1696-2021-21-1-46-53. EDN UWOIYU.
- Тихомиров А.А., Шарупич В.П., Лисовский Г.М. Светокультура растений. Биофизические и биотехнологические основы. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 213 с.
- Зяблицкая Е.Я., Козьмин Г.В., Симоненкова Е.Д. и др. Влияние хронического УФ -облучения зоны В на рост, развитие и продуктивность кормовой свеклы. Космическая биология и авиакосмическая медицина. М: Наука, 1991;(4):23-26.
- Зеленков В.Н., Лапин А.А., Латушкин В.В., Карпачев В.В. Влияние ультрафиолетового облучения на биохимические свойства растений. Бутлеровские сообщения. 2020;63(8):134-140. https://doi.org/10.37952/ROI:jbc-01/20-63-8-134. EDN EGLQEH.
- Худжаназарова Г.С. Действие УФ радиации на ростовые процессы и анатомическое строение листьев растений. Душанбе:, 2003. 22 с.
- Соколов А.В. Анализ эффективности облучения растений ультрафиолетовой радиацией в условиях защищенного грунта. Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020;67,2(39):37- 43.
- Шаронова Т.В., Белов Е.Л., Ефимова И.О. Применение ультрафиолетовых светодиодных светильников. В сборнике: Перспективы развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства. Материалы II Национальной (Всероссийской) научно-практической конференции. Чебоксары, 2020. С. 75-79.
