agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2024.25.4.592-601agronauka-1718Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: РАСТЕНИЕВОДСТВООRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: PLANT GROWINGВлияние УФ-А на некоторые морфометрические и биохимические показатели растений-регенерантов картофеляThe influence of UV-A on some morphometric and biochemical parameters of potato regenerate plantshttps://orcid.org/0009-0002-9610-6207ЩербёнокС. В.ShcherbyonokS. V.

Щербёнок София Вячеславовна, младший научный сотрудник; аспирант

ул. Культуры, д. 12, с. Лобаново, Пермский край, 641532

ул. 25 Октября, д. 10, г. Пермь, 614990

Sofiya V. Shcherbyonok, junior researcher; postgraduate

Kultury St., 12, Lobanovo, Perm district, Perm Region, 614532

October 25th st., 10, Perm, 614990

https://orcid.org/0009-0002-0316-0010ЛисинаТ. Н.LisinaТ. N.

Лисина Татьяна Николаевна, кандидат биол. наук, старший научный сотрудник

ул. Культуры, д. 12, с. Лобаново, Пермский край, 641532

Tatyana N. Lisina, PhD in Biological Science, Head of the Laboratory

Kultury St., 12, Lobanovo, Perm district, Perm Region, 614532

https://orcid.org/0000-0001-8990-7407ЕлисеевС. Л.EliseevS. L.

Елисеев Сергей Леонидович, доктор с.-х. наук, профессор кафедры растениеводства

ул. 25 Октября, д. 10, г. Пермь, 614990

Sergey L. Eliseev, DSc in Agricultural Science, professor at the Depart ment of Plant Growing

October 25th st., 10, Perm, 614990

https://orcid.org/0000-0001-9625-7465ЛатыповаА. Л.LatypovaA. L.

Латыпова Анна Леонидовна, научный сотрудник

ул. Культуры, 12, с. Лобаново, Пермский край, 641532

Anna L. Latypova, researcher

Kultury St., 12, Lobanovo, Perm district, Perm Region, 614532

Пермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук; ФГБОУ ВО «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д. Н. Прянишникова»РоссияPerm Agricultural Research Institute – Branch of Perm Federal Research Center of the Ural Brunch of the Russian Academy of Sciences; Perm State Agro-Technological University named after academician D. N. PrianishnikovRussian FederationПермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наукРоссияPerm Agricultural Research Institute – Branch of Perm Federal Research Center of the Ural Brunch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБОУ ВО «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д. Н. Прянишникова»РоссияPerm State Agro-Technological University named after academician D. N. PrianishnikovRussian Federation202430082024254592–601Copyright © Щербёнок С.В., Лисина Т.Н., Елисеев С.Л., Латыпова А.Л., 20242024Щербёнок С.В., Лисина Т.Н., Елисеев С.Л., Латыпова А.Л.Shcherbyonok S.V., Lisina Т.N., Eliseev S.L., Latypova A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/1718

Ультрафиолетовое облучение (УФО) является составной частью солнечного излучения и играет важную роль в различных биологических процессах растений. Применение УФО может быть мощным инструментом для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, а также для стимулирования синтеза защитных соединений, повышения питательных качеств и органолептических свойств растений. Оздоровленные меристемные растения картофеля после пересадки в грунт из условий in vitro нуждаются в создании оптимального освещения. В условиях защищенного грунта применение дополнительного ультрафиолетового облучения растений картофеля может существенно увеличить урожайность культуры. Для выявления оптимальных условий применения этого приема необходимо изучить реакцию различных сортов картофеля на УФО. В данной работе проведено исследование действия УФ-А (длина волны 360 нм, плотность мощности 2,2 Вт/м, временной интервал между облучением 24 часа) на растения-регенеранты пяти сортов картофеля в течение 10 суток после их пересадки в грунт. Изучено влияние на площадь листьев, массу надземной и корневой частей растений, содержание хлорофиллов, каротиноидов и пролина. Выявлено достоверное увеличение под действием УФ-А надземной массы растений-регенерантов картофеля сортов Люкс и Легенда, массы корневой системы у растений сортов Люкс и Аляска, площади листьев у растений сорта Люкс, содержания пролина в растениях сортов Аляска, Ирбитский, Терра, а также достоверное снижение концентраций фотосинтетических пигментов в листьях растениях картофеля сорта Легенда. Полученные результаты расширяют знания о влиянии УФ-А на рост и развитие растений картофеля.

The ultraviolet radiation (UVR) is the part of light spectrum sunlight and plays a very important role in plant biological processes. The use of ultraviolet irradiation can be a powerful tool for controlling pests and diseases of agricultural plants, as well as a tool for stimulating the synthesis of protective compounds, increasing the nutritional qualities and organoleptic properties of plants. Healthy meristem potato plants after transplantation into soil from in vitro conditions need optimal lighting conditions. In protected soil conditions, the use of additional ultraviolet irradiation of potato plants can significantly increase crop yield. To identify the optimal conditions for using this technique, it is necessary to study the reaction of different potato varieties to ultraviolet radiation. There has been studied the effect of UV-A (wave length is 360 nm, power density is 2.2 W/m2, time period between irradiation is 24 hours) for 10 days after transplanting regenerated plants of five potato varieties into soil. The effects on leaf area, over-ground and root parts, chlorophylls, carotenoid and proline content were investigated. Significant increase in aboveground biomass for ʻLuxʼ and ʻLegendaʼ varieties, root system mass for ʻLuxʼ and ʻAlyaskaʼ varieties, leaf area for ʻLuxʼ variety, proline content in ʻAlyaskaʼ, ʻIrbitskiyʼ, Terra varieties, and reliable decrease of photosynthetic pigments concentrations in the leaves of Legenda potato variety were revealed as affected by UVR. The results obtained correct the knowledge about the effect of UV-A on the growth and development of potato plants.

Solanum tuberosum L.меристемное растениесортультрафиолетовое облучениепролинфотосинтетические пигментыSolanum tuberosum L.meristem plantvarietyultraviolet radiationprolinephotosynthetic pigmentsработа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук (тема № 122031100058-3).the research was carried out under the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the state assignment of the Perm Federal Research Center Ural Branch Russian Academy of Sciences (theme No. 122031100058-3).ReferencesСаяпова М. Г., Карпухин М. Ю., Кейта Ф. Семеноводство картофеля. Молодежь и наука. 2018;(7):54. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=36489025 EDN: MHKHKDSayapova M. G., Karpukhin M. Yu., Keyta F. The seed potatoes. Molodezh' i nauka = Youth and science. 2018;(7):54. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36489025Лисина Т. Н., Дубасова Ю. А., Протасова Е. М., Елисеева А. Д., Щербёнок С. В. Опыт выращивания мини-клубней трёх сортов картофеля в условиях защищённого грунта. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2024;(1(105)):44–49. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=60786122 EDN: LRBMCQLisina T. N., Dubasova Yu. A., Protasova E. M., Eliseeva A. D., Shcherbenok S. V. Experience in growing minitubers of three potato varieties in protected soil conditions. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2024;(1(105)):44–49. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=60786122Belguendouz A., Kaide Harche M., Benmahioul B. Evaluation of different culture media and activated charcoal supply on yield and quality of potato microtubers grown in vitro. Journal of Plant Nutrition. 2021;44(14):2123–2137. DOI: https://doi.org/10.1080/01904167.2021.1881545Belguendouz A., Kaide Harche M., Benmahioul B. Evaluation of different culture media and activated charcoal supply on yield and quality of potato microtubers grown in vitro. Journal of Plant Nutrition. 2021;44(14):2123–2137. DOI: https://doi.org/10.1080/01904167.2021.1881545Mariz-Ponte N., Mendes R. J., Sario S., Melo P., Santos C. Moderate UV-A supplementation benefits tomato seed and seedling invigoration: A contribution to the use of UV in seed technology. Scientia Horticulturae. 2018;235:357–366. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.03.025Mariz-Ponte N., Mendes R. J., Sario S., Melo P., Santos C. Moderate UV-A supplementation benefits tomato seed and seedling invigoration: A contribution to the use of UV in seed technology. Scientia Horticulturae. 2018;235:357–366. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.03.025Mariz-Ponte N., Martins S., Gonçalves A., Correia C. M., Ribeiro C., Dias M. C., Santos C. The potential use of the UV-A and UV-B to improve tomato quality and preference for consumers. Scientia Horticulturae. 2019;246:777–784. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.11.058Mariz-Ponte N., Martins S., Gonçalves A., Correia C. M., Ribeiro C., Dias M. C., Santos C. The potential use of the UV-A and UV-B to improve tomato quality and preference for consumers. Scientia Horticulturae. 2019;246:777–784. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.11.058González-García Y., Escobar-Hernández D. I., Benavides-Mendoza A., Morales-Díaz A. B., Olivares-Sáenz E., Juárez-Maldonado A. UV-A Radiation Stimulates Tolerance against Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici in Tomato Plants. Horticulturae. 2023;9(4):499. DOI: https://doi.org/10.3390/horticulturae9040499González-García Y., Escobar-Hernández D. I., Benavides-Mendoza A., Morales-Díaz A. B., OlivaresSáenz E., Juárez-Maldonado A. UV-A Radiation Stimulates Tolerance against Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici in Tomato Plants. Horticulturae. 2023;9(4):499. DOI: https://doi.org/10.3390/horticulturae9040499Escobar-Bravo R., Chen G., Kim H. K., Grosser K., van Dam N. M., Leiss K. A., Klinkhamer P. G. Ultraviolet radiation exposure time and intensity modulate tomato resistance to herbivory through activation of jasmonic acid signaling. Journal of Experimental Botany. 2019;70(1):315–327. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/ery347Escobar-Bravo R., Chen G., Kim H. K., Grosser K., van Dam N. M., Leiss K. A., Klinkhamer P. G. Ultraviolet radiation exposure time and intensity modulate tomato resistance to herbivory through activation of jasmonic acid signaling. Journal of Experimental Botany. 2019;70(1):315–327. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/ery347Santos I., Fidalgo F., Almeida J. M., Salema R. Biochemical and ultrastructural changes in leaves of potato plants grown under supplementary UV-B radiation. Plant Science. 2004;167(4):925–935. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.05.035Santos I., Fidalgo F., Almeida J. M., Salema R. Biochemical and ultrastructural changes in leaves of potato plants grown under supplementary UV-B radiation. Plant Science. 2004;167(4):925–935. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.05.035Vyšniauskienė R., Rančelienė V. Effect of UV-B radiation on growth and antioxidative enzymes activity in Lithuanian potato (Solanum tuberosum L.) cultivars. Zemdirbyste-agriculture. 2014;101(1):51–56. DOI: https://doi.org/10.13080/z-a.2014.101.007Vyšniauskienė R., Rančelienė V. Effect of UV-B radiation on growth and antioxidative enzymes activity in Lithuanian potato (Solanum tuberosum L.) cultivars. Zemdirbyste-agriculture. 2014;101(1):51–56. DOI: https://doi.org/10.13080/z-a.2014.101.007Гинс М. С., Гамбарова Н. Г. Активность антиоксидантной системы красноокрашенного амаранта при кратковременном действии УФ-А радиации. Овощи России. 2009;(1):33–35. DOI: https://doi.org/10.18619/2072-9146-2009-1-33-35 EDN: OYCLGHGins M. S., Gambarova N. G. The activity of antioxidant system of red-colored plants of Amaranth during of short-term exposure in ultraviolet rays. Ovoshchi Rossii = Vegetable crops of Russia. 2009;(1):33–35. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.18619/2072-9146-2009-1-33-35Лисина Т. Н., Бурдышева О. В., Шолгин Е. С. Влияние светодиодного освещения различного спектра на растения картофеля (Solanum tuberosum L.) при выращивании in vitro (обзор). Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2023;24(6):913–923. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2023.24.6.913-92 EDN: XSVSWJLisina T. N., Burdysheva O. V., Sholgin E. S. Effect of different LEDs light spectrum on potato (Solanum tuberosum L.) in vitro (review). Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2023;24(6):913-923. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2023.24.6.913-92Qi W., Ma J., Zhang J., Gui M., Li J., Zhang L. Effects of low doses of UV-B radiation supplementation on tuber quality in purple potato (Solanum tuberosum L.). Plant Signaling & Behavior. 2020;15(9). DOI: https://doi.org/10.1080/15592324.2020.1783490Qi W., Ma J., Zhang J., Gui M., Li J., Zhang L. Effects of low doses of UV-B radiation supplementation on tuber quality in purple potato (Solanum tuberosum L.). Plant Signaling & Behavior. 2020;15(9). DOI: https://doi.org/10.1080/15592324.2020.1783490Янчевская Т. Г., Ковалёва О. А. Стимулирование морфообразовательных процессов в меристемных растениях картофеля (Solanum tuberosum L.) под действием ультрафиолетового облучения В-диапазона. Физиология растений и генетика. 2015;47(4):287–295.Yanchevskaya T. G., Kovaleva O. A. Stimulation of morphological processes in meristemic potato plants (Solanum tuberosum L.) under the action of ultraviolet irradiation in the B-band. Fiziologiya rasteniy i genetika. 2015;47(4):287–295. (In Ukraine).Lee J., Oh M., Son K. Short-Term Ultraviolet (UV)-A Light-Emitting Diode (LED) Radiation Improves Biomass and Bioactive Compounds of Kale. Frontiers in Plant Science. 2019;10:1042. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01042Lee J., Oh M., Son K. Short-Term Ultraviolet (UV)-A Light-Emitting Diode (LED) Radiation Improves Biomass and Bioactive Compounds of Kale. Frontiers in Plant Science. 2019;10:1042. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01042Casal J. J. Photoreceptor signaling networks in plant responses to shade. Annual Reviews of Plant Biology. 2013;64:403–427. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050312-120221Casal J. J. Photoreceptor signaling networks in plant responses to shade. Annual Reviews of Plant Biology. 2013;64:403–427. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050312-120221Verdaguer 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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2016.11.014Verdaguer 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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2016.11.014Бурдышева О. В., Шолгин Е. С., Илюшин С. А., Ременникова М. В., Щербинина К. Э., Лисина Т. Н. Разработка макета оптической установки комплексного действия обработки семян сельскохозяйственных культур. Фотон-экспресс. 2023;(6(190)):31–32. DOI: https://doi.org/10.24412/2308-6920-2023-6-31-32 EDN: QEVMQVBurdysheva O. V., Sholgin E. S., Ilyushin S. A., Remennikova M. V., Shcherbinina K. E., Lisina T. N. Development of a layout for an optical installation of an integrated action for processing agricultural seeds. Fotonekspress. 2023;(6(190)):31–32. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24412/2308-6920-2023-6-31-32Лобков В. Т., Наполова Г. В. Способ определения хлорофилла в растениях гречихи: пат. № 2244916 Российская Федерация. №2003120313/04: заяв. 02.07.2003; опубл. 20.01.2005. Бюл. №2. 4 с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletLobkov V. T., Napolova G. V. A method for determining chlorophyll in buckwheat plants: Patent RF no. 2244916, 2005. URL: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletKang S., Zhang Y. T., Zhang Y. Q., Zou J., Yang Q. C., Li T. Ultraviolet-A radiation stimulates growth of indoor cultivated tomato (Solanum lycopersicum) Seedlings. HortScience. 2018;53(10):1429–1433. DOI: https://doi.org/10.21273/HORTSCI13347-18Kang S., Zhang Y. T., Zhang Y. Q., Zou J., Yang Q. C., Li T. Ultraviolet-A radiation stimulates growth of indoor cultivated tomato (Solanum lycopersicum) Seedlings. HortScience. 2018;53(10):1429–1433. DOI: https://doi.org/10.21273/HORTSCI13347-18Polívka T., Frank H. A. Molecular factors controlling photosynthetic light harvesting by carotenoids. Accounts of Chemical Research. 2010;43(8):1125–1134. DOI: https://doi.org/10.1021/ar100030mPolívka T., Frank H. A. Molecular factors controlling photosynthetic light harvesting by carotenoids. Accounts of Chemical Research. 2010;43(8):1125–1134. DOI: https://doi.org/10.1021/ar100030mМякишева Е. П., Соколова Г. Г. Влияние качества света на содержание фотосинтетических пигментов картофеля (Solanum tuberosum L.) в культуре in vitro. Известия Алтайского государственного университета. 2014;(3-2):46–49. DOI: https://doi.org/10.14258/izvasu(2014)3.2-08 EDN: TACEYFMyakisheva E. P., Sokolova G. G. The effect of light quality on the content of photosynthetic pigments in potato (Solanum tuberosum L.) in vitro. Izvestiya Altayskogo gosudarstvennogo universiteta = Izvestiya of Altai State University. 2014;(3-2):46–49. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.14258/izvasu(2014)3.2-08Hossain M. A., Hoque M. A., Burritt D. J., Fujita M. Chapter 16 – Proline protects plants against abiotic oxidative stress: biochemical and molecular mechanisms. Oxidative Damage to Plants. Antioxidant Networks and Signaling. Academic Press is an imprint of Elsevier, 2014. pp. 477–522. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-799963-0.00016-2Hossain M. A., Hoque M. A., Burritt D. J., Fujita M. Chapter 16 – Proline protects plants against abiotic oxidative stress: biochemical and molecular mechanisms. Oxidative Damage to Plants. Antioxidant Networks and Signaling. Academic Press is an imprint of Elsevier, 2014. pp. 477–522. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-799963-0.00016-2Bhuyan M. H. M. B., Hasanuzzaman M., Al Mahmud J., Hossain Md. Sh., Bhuiyan T. F., Fujita M. Unraveling Morphophysiological and Biochemical Responses of Triticum aestivum L. to Extreme pH: Coordinated Actions of Antioxidant Defense and Glyoxalase Systems. Plants. 2019;8(1):24. DOI: https://doi.org/10.3390/plants8010024Bhuyan M. H. M. B., Hasanuzzaman M., Al Mahmud J., Hossain Md. Sh., Bhuiyan T. F., Fujita M. Unraveling Morphophysiological and Biochemical Responses of Triticum aestivum L. to Extreme pH: Coordinated Actions of Antioxidant Defense and Glyoxalase Systems. Plants. 2019;8(1):24. DOI: https://doi.org/10.3390/plants8010024Ковалёва О. А. Влияние УФ-облучения на биосинтез пигментов и фотодинамические характеристики переменной флуоресценции листьев меристемных регенерантов картофеля (Sоlanum tuberosum). Вестник Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2006;(5):85–88. Режим доступа: http://elib.bspu.by/handle/doc/1801Kovaleva O. A. The effect of RF irradiation on pigment biosynthesis and photodynamic characteristics of variable fluorescence of the leaves of meristemic potato regenerants (Solanum tuberosum). Vestnik Natsional'noy akademii nauk Belarusi. Seriya biologicheskikh nauk. 2006;(5):85–88. (In Belarus). URL: http://elib.bspu.by/handle/doc/1801

The authors declare that there are no conflicts of interest present.