Влияние светодиодного освещения различного спектра на растения картофеля (Solanum tuberosum L.) при выращивании in vitro (обзор)
https://doi.org/10.30766/2072-9081.2023.24.6.913-92
Аннотация
Картофель (Solanum tuberosum L.) - важнейшая сельскохозяйственная культура, обеспечивающая питание населения и продовольственную безопасность страны. Для получения качественных безвирусных микроклонов картофеля проводится размножение в культуре in vitro. Вопрос повышения эффективности размножения на данном этапе очень важен и может быть решен за счет оптимизации параметров освещения, в том числе спектрального состава излучателя. В данной статье проведен обзор опубликованных работ, преимущественно за последние 20 лет, по изучению влияния светодиодного освещения разного спектрального состава и мощности на растениярегенеранты картофеля при выращивании in vitro. Приведены морфометрические и физиологические показатели растений картофеля, на которые возможно влиять, изменяя спектральный состав освещения. Данный обзор может быть полезен для организаций, занимающихся микроклональным размножением картофеля, а также научным коллективам, разрабатывающим технологии оптимального культивирования картофеля.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФГБУН Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (тема № 122031100058-3).
Об авторах
Т. Н. Лисина
Пермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал ФГБУН Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Лисина Татьяна Николаевна, кандидат биол. наук, зав. лабораторией агробиофотоники
ул. Культуры, д. 12, с. Лобаново, Пермский район, Пермский край, 614532
О. В. Бурдышева
Пермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал ФГБУН Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Бурдышева Ольга Васильевна, младший научный сотрудник лаборатории агробиофотоники
ул. Культуры, д. 12, с. Лобаново, Пермский район, Пермский край, 614532
Е. С. Шолгин
Пермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал ФГБУН Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Шолгин Евгений Сергеевич, младший научный сотрудник лаборатории агробиофотоники
ул. Культуры, д. 12, с. Лобаново, Пермский район, Пермский край, 614532
Список литературы
1. Федорова Ю. Н., Лебедева Н. В. Влияние света разного спектрального состава на рост растений картофеля in vitro. Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2016;(4):2-7. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28090733 EDN: XQSLKB
2. Варушкина А. М., Луговская Н. П., Максимов А. Ю. Рост и продуктивность картофеля (Solanum tuberosum L.) в условиях светокультур. Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019;(2):37-46. DOI: https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.4 EDN: LBXBRF
3. Ходаева В. П., Куликова В. И. Продуктивность оригинального семенного материала в зависимости от способа размножения оздоровленного картофеля. Достижения науки и техники АПК. 2009;(9):18-19. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=14451641 EDN: MEGJRL
4. Seabrook J. E. A. Light effects on the growth and morphogenesis of potato (Solanum tuberosum L.) in vitro: A review. American Journal of Potato Research. 2005;82:353-367. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02871966
5. Miyashita Y., Kitaya Y., Kozai T., Kimura T. Effects of red and far-red light on the growth and morphology of potato plantlets in vitro: using light emitting diode as a light source for micropropagation. Acta Hortic. 1995;393(22):189-194. DOI: https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1995.393.22
6. Aksenova N. P., Konstantinova T. N., Sergeeva L. I., Machachkova I., Golyanovskaya S. A. Morphogenesis of Potato Plant in vitro. I Effekt of light quality and hormones. Journal of Plant Growth Regulation. 2014;13:143-146. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00196378
7. Mawphlang O. I. L., Kharshiing E. V. Photoreceptor mediated plant growth responses: implications for photoreceptor engineering toward improved performance in crops. Frontiers in Plant Science. 2017;8:01181. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01181
8. Закурин А. О., Щенникова А. В., Камионская А. М. Светокультура растениеводства защищенного грунта: фотосинтез, фотоморфогенез и перспективы применения светодиодов. Физиология растений. 2020;67(3):246-258. DOI: https://doi.org/10.31857/S0015330320030227 EDN: QYHJTR
9. Battle M. W., Jones M. A. Cryptochromes integrate green light signals into the circadian system. Plant, Cell & Environment. 2020;43(1):16-27. DOI: https://doi.org/10.1111/pce.13643
10. Войцеховская О. В. Фитохромы и другие (фото)рецепторы информации у растений. Физиология растений. 2019;66(3):163-177. DOI: https://doi.org/10.1134/S0015330319030151 EDN: ZBGQQX
11. Барсукова Е. Н., Чибизова А. С. Влияние спектра светодиодного освещения на процесс микроклонального размножения безвирусных растений картофеля различных сортов. Аграрный вестник Приморья. 2019;(1(13)):18-22. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=41297057 EDN: UGUNXO
12. Karakaitis D. Y. Technical and economic efficiency of led lights in green crops. Amazonia Investiga. 2022;11(53):336-347. DOI: https://doi.org/10.34069/AI/2022.53.05.33
13. Gomez C., Izzo L. G. Increasing efficiency of crop production with LEDs. AIMS Agriculture and Food. 2018;3(2):135-153. DOI: https://doi.org/10.3934/agrfood.2018.2.135
14. Нетесов С. В., Лапшин И. П., Козлов А. В. Влияние светодиодных ламп на рост растений. Мир Инноваций. 2020;(1):11-14. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=42736453 EDN: YVWMBY
15. Бакунов А. Л., Дмитриева Н. Н., Милехин А. В., Рубцов С. Л. Оптимизация освещения микрорастений картофеля in vitro с использованием светодиодных источников. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021;(6(92)):85-91. DOI: https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-92-6-85-91 EDN: YEHIME
16. Козлов А. В., Нетесов С. В., Ренев Н. О. Анализ показателей влияния искусственного освещения на рост и развитие меристемных растений Solanum tuberosum L. сорта Розара. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021;2(88):126-129. DOI: https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-88-2-126-129 EDN: JGITLD
17. Милехин А. В., Бакунов А. Л., Дмитриева Н. Н., Рубцов С. Л., Вовчук О. А. Изучение влияния различных видов освещения на рост и развитие меристемных растений картофеля in vitro. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015;17(4-3):578-580. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=26143799 EDN: WACSPH
18. 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. Вестник Томского государственного университета. Биология. 2013;(4(24)):133-144. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21134451 EDN: RUMPUZ
19. Варушкина А. М., Яхина А. И., Ширинкина А. С., Цёма Л. Г., Латыпова А. Л. Влияние спектрального состава света на физиологический ответ картофеля in vitro. Аграрный научный журнал. 2021;(4):8-11. DOI: https://doi.org/10.28983/asj.y2021i4pp8-11 EDN: DOKRMH
20. Кононенко А. Н. Влияние различных источников света на развитие мини-растений картофеля в условиях светокультуры. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016;(45):50-56. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27674970 EDN: XHPXBF
21. Nakonechnaya O. V., Subbotin E. P., Grishchenko O. V., Gafitskaya I. V., Orlovskaya I. Yu., Kholin А. S, Goltsova D. O., Subbotina N. I., Bulgakov V. P., Kulchin Yu. N. In vitro potato plantlet development under different polychromatic led spectra and dynamic illumination. Botanica Pacifica: a Journal of Plant Science and Conservation. 2021;10(1):69-74. DOI: https://doi.org/10.17581/bp.2021.10102
22. Kulchin Yu. N., Nakonechnaya O. V., Gafitskaya I. V., Grishchenko O. V., Epifanova T. Yu., Orlovskaya I. Yu., Zhuravlev Yu. N., Subbotin E. P. Plant morphogenesis under different light intensity. Diffusion and Defect Data. Defect and Diffusion Forum. 2018;386:201-206. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.386.201
23. Gafitskaya I. V., Nakonechnaya O. V., Grishchenko O. V., Bulgakov V. P., Zhuravlev Y. N., Subbotin E. P., Kilchin Yu. N. Growth of Solanum tuberosum plantlets in vitro under LED light sources. Proc. SPIE, Asia-Pacific Conference on Fundamental Problems of Opto- and Microelectronics 2017. 2019:110240E. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2314903
24. Басиев С. С., Газдаров М. Д., Тамахина А. Я., Газзаев Г. Т., Абаев А. А. Влияние качества освещения и состава питательной среды на рост и развитие растений картофеля в культуре in vitro. Известия Горского государственного аграрного университета. 2022;59(4):18-25. DOI: https://doi.org/10.54258/20701047_2022_59_4_18 EDN: DQDLOE
25. Чусова Н. С., Муратова С. А. Влияние условий культивирования in vitro на эффективность ризогенеза микрорастений картофеля. Наука и Образование. 2019;2(2):260. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=38578490 EDN: BEQQII
26. Мартиросян Ю. Ц., Диловарова Т. А., Мартиросян В. В., Креславский В. Д., Кособрюхов А. А. Действие светодиодного облучения различного спектрального состава на фотосинтетический аппарат растений картофеля в культуре in vitro. Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5):680-687. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.680rus EDN: WZJQJN
27. Никонович Т. В., Шпак М. Ю., Левый А. В. Влияние спектрального состава света на морфофизиологические реакции растений-регенерантов Solanum tuberosum в условиях культуры in vitro. Биотехнологические приемы в сохранении биоразнообразия и селекции растений: сб. ст. Междунар. научн. конф. Минск: ГНУ «Центральный ботанический сад НАН Беларуси», 2014. С. 183-190. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?edn=zbvxvz EDN: ZBVXVZ
28. Смолеговец Д. В., Анисимов Б. В. Инновации в системе клонального микроразмножения картофеля и выращивания биотехнологических микроклубней. Картофелеводство (результаты исследований, инновации, практический опыт). 2013;(1):304-310.
29. Субботин Е. П., Гафицкая И. В., Наконечная О. В., Журавлев Ю. Н., Кульчин Ю. Н. Влияние искусственного солнечного света на рост и развитие растений-регенерантов Solanum tuberosum. Turczaninowia. 2018;21(2):32-39. DOI: https://doi.org/10.14258/turczaninowia.21.2.4 EDN: XVLNAT
30. Develi B. E., Miler N. Impact of Light Quality on in vitro Potato Microtubers Formation. International Journal of Horticultural Science and Technology. 2023;10(S):89-100. DOI: https://doi.org/10.22059/ijhst.2023.353476.613
31. Grishchenko O. V., Subbotin E. P., Gafitskaya I. V., Vereshchagina Y. V., Burkovskaya E. V., Khrolenko Y.A., Grigorchuk V. P., Nakonechnaya O. V., Bulgakov V. P., Kulchin Yu. N. Growth of micropropagated solanum tuberosum L. plantlets under artificial solar spectrum and different mono- and polychromatic led lights. Horticultural Plant Journal. 2022;8(2):205-214. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hpj.2021.04.007
32. Chen L., Yang Y., Jiang Y., Zhao J., Zang H., Wang X., Hu Yu., Xue X. RNA-Seq Analysis Reveals Differential Responses of Potato (Solanum tuberosum L.) Plantlets Cultured in vitro to Red, Blue, Green, and White Light-emitting Diodes (LEDs). Journal of Plant Growth Regulation. 2019;38:1412-1427. DOI: https://doi.org/10.1007/s00344-019-09944-7
33. Chen L., Xue X., Yang Y., Chen F., Zhao J., Wang X, Khan A. T., Hu Yu. Effects of red and blue LEDs on in vitro growth and microtuberization of potato single-node cuttings. Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2018;5(2):197-205. DOI: https://doi.org/10.15302/J-FASE-2018224
34. Vinterhalter D., Vinterhalter B., Orbović V. Photo- and gravitropic bending of potato plantlets obtained in vitro from single-node explants. Journal of Plant Growth Regulation. 2012;31(4):560-569. DOI: https://doi.org/10.1007/s00344-012-9266-8
35. Chen L., Zhang K., Gong X., Wang Н., Gao Y., Wang X., Zeng Z., Hu Yu. Effects of different LEDs light spectrum on the growth, leaf anatomy, and chloroplast ultrastructure of potato plantlets in vitro and minituber production after transplanting in the greenhouse. Journal of Integrative Agriculture. 2020;19(1):108-119. DOI: https://doi.org/10.1016/S2095-3119(19)62633-X
36. Ma X., Wang Y., Liu M., Xu J., Xu Z. Effects of green and red lights on the growth and morphogenesis of potato (Solanum tuberosum L.) plantlets in vitro. Scientia Horticulture. 2015;190:104-109. DOI: https://doi.org/10.1016/J.SCIENTA.2015.01.006
37. Wilson D. A., Weigel R. C., Wheeler R. M., Sager J. C. Light spectral quality effects on the growth of potato (Solanum tuberosum L.) nodal cuttings in vitro. In vitro Cellular & Developmental Biology − Plant. 1993;29(1):5-8. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/bf02632231
38. Jao R. C., Fang W. Growth of potato plantlets in vitro is different when provided concurrent versus alternating blue and red light photoperiods. HortScience. 2004;39(2):380-382. DOI: https://doi.org/10.21273/HORTSCI.39.2.380
39. Edesi J., Kotkas K., Pirttila A. M., Haggman H. Does light spectral quality affect survival and regeneration of potato (Solanum tuberosum L.) shoot tips after cryopreservation? Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2014;119(3):599-607. DOI: https://doi.org/10.1007/s11240-014-0559-4
40. Upadhyaya С. Р., Pundir R. K., Pathak A., Joshi N., Bagri D. S. Irradiation studies of led light spectra on the growth and development of potato (Sоlanum tuberosum L.). Plant Science Today. 2020;7(3):406-416. DOI: https://doi.org/10.14719/pst.2020.7.3.797
41. Лисина Т. Н., Бурдышева О. В., Шолгин Е. С. Исследование влияния спектрального состава освещения на картофель in vitro сортов Невский, Каменский, Удача. Пермский аграрный вестник. 2023;2(42):34-42. DOI: https://doi.org/10.47737/2307-2873_2023_42_34 EDN: FMKYGQ
42. Толоконцев Д. В., Усков А. И., Тиханова Н. Н., Панкратова А. А. Опыт применения светодиодного освещения при культивировании растений картофеля in vitro. Плодоводство и ягодоводство России. 2016;44:223-227. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25647191 EDN: VPGEIF
43. Dmitrieva N. N., Bakunov A. L., Rubtsov S. L. Morphological characteristics of meristem potato plants (Solanum tuberosum) under various led light sources. Research on Crops. 2021;22(4):888-894. DOI: https://doi.org/10.31830/2348-7542.2021.145
44. 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;48(1):107-112. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=18791173 EDN: PVFJYF
Рецензия
Для цитирования:
Лисина 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. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2023.24.6.913-92
For citation:
Lisina T.N., Burdysheva O.V., Sholgin E.S. Effect of different LEDs light spectrum on potato (Solanum tuberosum L.) in vitro (review). Agricultural Science Euro-North-East. 2023;24(6):913-923. (In Russ.) https://doi.org/10.30766/2072-9081.2023.24.6.913-92
Просмотров:
442
Послать статью по эл. почте 