Влияние искусственного солнечного света на рост и развитие растений-регенерантов Solanum tuberosum

  • E.P. Subbotin Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН
  • I.V. Gafitskaya Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН
  • O.V. Nakonechnaya Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН
  • Yu.N. Zhuravlev Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН
  • Yu.N. Kulchin Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН
Ключевые слова: интенсивность света, картофель, культура in vitro, солнечный спектр, Solanum tuberosum

Аннотация

Для изучения влияния спектрального состава и интенсивности широкополосного светового излучения на рост и развитие растений был использован впервые разработанный авторами светодиодный источник света, спектр излучения которого в диапазоне частот 440–660 нм был близок к спектру излучения Солнца (Sun Box). Эксперименты проводили на растениях-регенерантах картофеля Solanum tuberosum L. ‘Рождественский’ и ‘Снегирь’), оздоровленных методом апикальной меристемы и культивируемых в условиях in vitro. Для контроля использовали растения, выращенные под люминесцентными лампами. Установлено, что при высокой интенсивности искусственного солнечного спектра (230,1 и 382 мкмоль/с*м2) наблюдается подавление роста, уменьшение количества листьев и сырого веса растений. При использовании максимальной интенсивности (382 мкмоль/с*м2) у растений отмечено формирование дополнительных побегов (два или три побега небольшого размера). При понижении интенсивности излучения до 135,5 мкмоль/с*м2, напротив, выявлено достоверное увеличение высоты растений, размеров листа и количества листьев по сравнению с контролем. Данные эксперимента при облученности 74,6 мкмоль/с*м2 по высоте растений и количеству листьев наиболее близки к показателям, выявленным у контрольной группы растений, прирост корневой массы выше, чем в контроле. Полученные данные могут быть использованы при оптимизации режима культивирования растений-регенерантов картофеля in vitro и проведении их адаптации к открытому грунту; а также для ускорения роста сельскохозяйственных растений в контролируемых условиях, например, в автономных помещениях кораблей или при выращивании культур в условиях Крайнего Севера.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

Ahloowalia B. S., Prakash J., Savangikar, V. A., Savangikar C. 2004. Plant tissue culture. In: Low cost options for tissue culture technology in developing countries: Proceedings of a Technical Meeting organized by the Joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture and held in Vienna (26–30 August, 2004). IAEA in Austria, Vienna, 3–10 pp. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_1384_web.pdf.
Briggs W. R. 1993. New light on stem growth. Nature 366: 110–111. DOI: 10.1038/366110a0.
Golovatskaya I. F., Dorofeyev V. Yu., Medvedeva Yu. V., Nikiforov P. E., Karnachuk R. A. 2013. Optimization of illumination conditions in cultivation process of Solanum tuberosum L. cv. Lugovskoy microcuttings in vitro. Tomsk State University Journal of Biology 4(24): 133–144 [In Russian]. (Головацкая И. Ф., Дорофеев В. Ю., Медведева Ю. В., Никифоров П. Е., Карначук Р. А. Оптимизация условий освещения при культивировании микроклонов Solanum tuberosum L. сорта Луговской in vitro // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология, 2013. Т. 4(24). С 133–144).
Golovatskaya I. F., Minich A. S., Minich I. B., Bolshakova M. A. 2012. Regulation and development of Brassica oleracea L. plants growth with the help of sunlight correction. Tomsk State University Journal of Biology 2(18): 151–165 [In Russian]. (Головацкая И. Ф., Минич А. С., Минич И. Б., Большакова М. А. Регуляция роста и развития растений Brassica oleracea L. с помощью коррекции солнечного излучения // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология, 2012. Т. 2(18). С. 151–165).
Karnachuk R. A., Golovatskaya I. F. 1998. Hormonal status, growth and photosynthesis of plants grown on light of different spectral composition. Russ. J. Plant Physiol. 45(6): 925–934 [In Russian]. (Карначук Р. А., Головацкая И. Ф. Гормональный статус, рост и фотосинтез растений, выращенных на свету разного спектрального состава // Физиология растений, 1998. Т. 45, № 6. С. 925–934).
Kononenko A. N. 2016. Influence of various light sources on the development of potato mini plants under conditions of light culture. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [News of the St. Petersburg State Agrarian University] 45: 50–56 [In Russian]. (Кононенко А. Н. Влияние различных источников света на развитие мини-растений картофеля в условиях светокультуры // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2016. № 45. С. 50–56).
Lebedeva E. V., Simonov V. M., Vil'yams M. V. 1976. Technology and perspective of potato cultivation in artificial environment conditions. In: Principy upravleniya produkcionnymi processami v agroekosistemakh [Principles of Productive Processes Management in Agroecosystems]. Nauka, Moscow, 144–152 pp. [In Russian]. (Лебедева Е. В., Симонов В. М., Вильямс М. В. Технология и перспектива культивирования картофеля в искусственных условиях среды // Принципы управления продукционными процессами в агроэкосистемах. М.: Наука, 1976. С. 144–152).
Leong T. Y., Anderson J. M. 1984. Adaptation of the thylakoid membranes of pea chloroplasts to light intensities. II. Regulation of electron transport capacities, electron carriers, coupling factor (CF1) activity and rates of photosynthesis. Photosynth. Res. 5(2): 117–128. DOI: 10.1007/BF00028525.
Malyarovskaya V. I., Sokolov R. N., Samarina L. S. 2013. Influence of the light spectral composition on the Lilium caucasicum growth and development in vitro. Politematicheskij setevoj ehlektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Polythematic Online Scientific Journal of Kuban State Agrarian University] 94, 10: 1–11 [In Russian]. (Маляровская В. И., Коломиец Т. М., Соколов Р. Н., Самарина Л. С. Влияние спектрального состава света на рост и развитие Lilium caucasicum в условиях культуры in vitro // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2013. Т. 94, № 10. С. 1–11).
Martirosyan Yu. Ts., Kosobryukhov A. A., Kreslavskii V. D., Dilovarova T. A., Melik-Sarkisov O. S., Letunova S. V., Kharchenko P. N. 2008. Photosynthesis and productivity of potato plants growing in the conditions of aeroponics with additional exposure to light diode. Selskokhozyaystvennaya biologiya [Agricultural Biology] 3: 102–105 [In Russian]. (Мартиросян Ю. Ц., Кособрюхов А. А., Креславский В. Д., Диловарова Т. А., Мелик-Саркисов О. С., Летунова С. В., Харченко П. Н. Фотосинтез и рост растений картофеля при выращивании в условиях аэропоники с дополнительным облучением светодиодами // Сельскохозяйственная биология, 2008. № 3. С. 102–105).
Martirosyan Yu. Ts., Polyakova M. N., Dilovarova T. A., Kosobryuhov A. A. 2013. Photosynthesis and productivity of potato plants under different spectral irradiation. Selskokhozyaystvennaya biologiya [Agricultural Biology] 1: 811–822 [In Russian]. (Мартиросян Ю. Ц., Полякова М. Н., Диловарова Т. А., Кособрюхов А. А. Фотосинтез и продуктивность растений картофеля в условиях различного спектрального облучения // Сельскохозяйственная биология, 2013. № 1. С. 811–822).
Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bio-assays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473–497.
Protasova N. N. 1987. Growing plants under artificial light as a means for evaluating potential productivity. Russ. J. Plant Physiol. 34(4): 812–822 [In Russian]. (Протасова Н. Н. Светокультура как способ выявления потенциальной продуктивности растений // Физиология растений, 1987. Т. 34, № 4. С. 812–822).
Ushakova S. A., Grigoraschenko Ya. A., Shikhov V. N., Chernov V. E., Tikhomirov A. A. 2016. Light emission effect of led irradiators on growth and development of soy of different varieties in the conditions of intensive light culture. Vestnik KrasGAU [The Bulletin of KrasGAU] 7: 28–35 [In Russian]. (Ушакова С. А., Григоращенко Я. А., Шихов В. Н., Чернов В. Е., Тихомиров А. А. 2016. Влияние спектра излучения светодиодных облучателей на рост и развитие различных сортов растений сои в условиях интенсивной светокультуры // Вестник КрасГАУ, 2016. № 7. С. 28–35).
Yorio N. C., Goins G. D., Kagie H. R., Wheeler R. M., Sager J. C. 2001. Improving spinach, radish, and lettuce growth under red lightemitting diodes (LEDs) with blue light supplementation. Hort Scienсe 36(2): 380–383.
Опубликован
2018-06-09
Раздел
Научные статьи