Влияние дополнительного УФ-А-облучения на некоторые биохимические и морфометрические показатели картофеля в условиях защищенного грунта

Актуальность. Ультрафиолетовое излучение ближнего диапазона (УФ-А) является важным экологическим фактором для растений. В условиях защищенного грунта растения могут испытывать недостаток УФ-облучения из-за поглощения его покровными материалами теплиц, что может негативно сказаться на физиологических процессах.

Материалы и методы. В данном экспериментальном исследовании проанализировано влияние УФ-А-облучения на меристемные растения картофеля сортов ‘Шах’ и ‘Невский’ после их пересадки в грунт в условиях защищенного грунта (пленочная теплица). В теплице оборудован сектор со светодиодными светильниками (длина волны – 380 нм). Растения-регенеранты подвергали ежедневному 60-минутному облучению в вечернее время в течение 10, 20 и 30 суток (варианты опыта: УФ1, УФ2, УФ3), контрольный вариант не подвергался дополнительному УФ-А-облучению.

Результаты. В ходе проведенных исследований выявлено влияние УФ-А-облучения на биохимические показатели картофеля: содержание фотосинтетических пигментов в листьях, уровень сухого вещества, крахмала и общего сахара в клубнях. Результаты эксперимента показали, что дополнительное УФ-А-облучение способствовало увеличению количества мини-клубней. У растений картофеля сорта ‘Невский’ общее число мини-клубней возросло на 30% в варианте опыта УФ1, в то время как средняя масса мини-клубня уменьшилась на 10%. У растений сорта ‘Шах’ наблюдалось увеличение количества мини-клубней на 10% во всех вариантах опыта с УФ-А-досветкой. Наибольшее содержание сухого вещества в мини-клубнях сортов ‘Шах’ и ‘Невский’ отмечали при 10-дневной досветке УФ-А-облучением. Содержание крахмала в мини-клубнях обоих сортов было высоким, наибольшим – в варианте опыта с досветкой 30 суток.

Заключение. УФ-облучение стимулирует фотосинтетические процессы, увеличивая содержание хлорофилла и каротиноидов, а также влияет на углеводный метаболизм, что приводит к повышению содержания сахаров и крахмала в клубнях картофеля, к увеличению количества сформированных мини-клубней.

1. Ahmad D., Ying Y., Bao J. Understanding starch biosynthesis in potatoes for metabolic engineering to improve starch quality: A detailed review. Carbohydrate Polymers. 2024;15(346):122592. DOI: 10.1016/j.carbpol.2024.122592

2. Akkamis M., Caliskan S. Effects of different irrigation levels and nitrogen fertilization on some physiological indicators of potato. Potato Research. 2024;67:815-831. DOI: 10.1007/s11540-023-09668-y

3. Fleming S.A., Morris J.R. Perspective: potatoes, quality carbohydrates, and dietary patterns. Advances in Nutrition. 2024;15(1):100138. DOI: 10.1016/j.advnut.2023.10.010

4. Gervais T., Creelman A., Li X.Q., Bizimungu B., De Koeyer D., Dahal K. Potato response to drought stress: physiological and growth basis. Frontiers in Plant Science. 2021;12:698060. DOI: 10.3389/fpls.2021.698060

5. Головко Т.К., Силина Е.В., Лашманова Е.А., Козловская А.В. Активные формы кислорода и антиоксиданты в живых системах: интегрирующий обзор. Теоретическая и прикладная экология. 2022;(1):17-26. DOI: 10.25750/1995-4301-2022-1-017-026

6. ГОСТ 26176-2019. Межгосударственный стандарт. Корма, комбикорма. Методы определения растворимых и легкогидрализуемых углеводов. Москва: Стандартинформ; 2020. URL: https://internet-law.ru/gosts/gost/71328/ [дата обращения: 23.12.2024].

7. ГОСТ 27894.4-88. Государственный стандарт Союза ССР. Торф и продукты его переработки для сельского хозяйства. Методы определения нитратного азота. Москва; 1989. URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4294826/4294826848.pdf [дата обращения: 23.12.2024].

8. ГОСТ 27894.5-88. Государственный стандарт Союза ССР. Торф и продукты его переработки для сельского хозяйства. Методы определения подвижных форм фосфора. Москва; 1989. URL: https://meganorm.ru/Index/11/11448.htm [дата обращения: 23.12.2024].

9. ГОСТ 27894.6-88. Государственный стандарт Союза ССР. Торф и продукты его переработки для сельского хозяйства. Метод определения подвижных форм калия. Москва; 1989. URL: https://meganorm.ru/Index2/1/4294826/4294826846.htm [дата обращения: 23.12.2024].

10. ГОСТ 33977-2016. Межгосударственный стандарт. Продукты переработки фруктов и овощей. Методы определения общего содержания сухих веществ. Москва: Стандартинформ; 2019. URL: https://internet-law.ru/gosts/gost/64328/ [дата обращения: 23.12.2024].

11. ГОСТ 33996-2016. Межгосударственный стандарт. Картофель семенной. Технические условия и методы определения качества. Москва: Стандартинформ; 2020. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200143601 [дата обращения: 23.12.2024].

12. Haider M.W., Nafees M., Iqbal R., Asad H.U., Azeem F., Shaheen G. et al. Postharvest starch and sugars adjustment in potato tubers of wide-ranging dormancy genotypes subjected to various sprout forcing techniques. Scientific Reports. 2023;13(1):14845. DOI: 10.1038/s41598-023-37711-y

13. Колодина Е.В., Чиркова В.Ю., Шарлаева Е.А. Влияние ультрафиолетового излучения на содержание фотосинтетических пигментов в листьях салата. Труды молодых ученых Алтайского государственного университета. 2021;(18):8-10.

14. Kurdziel M., Łabanowska M., Pietrzyk S., Pająk P., Królikowska K., Szwengiel A. The effect of UV-B irradiation on structural and functional properties of corn and potato starches and their components. Carbohydrate Polymers. 2022;289:119439. DOI: 10.1016/j.carbpol.2022.119439

15. Никонович Т.В., Кардис Т.В., Кильчевский А.В., Филипеня В.Л., Чижик О.В., Трофимов Ю.В. и др. Анализ сортовых различий растений-регенерантов картофеля in vitro при использовании светодиодных светильников. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2018;(1):73-78.

16. Pradedova E.V., Isheeva O.D., Salyaev R.K. Classification of the antioxidant defense system as the ground for reasonable organization of experimental studies of the oxidative stress in plants. Russian Journal of Plant Physiology. 2011;58(2):210-217. DOI: 10.1134/S1021443711020166

17. Qi 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 and Behavior. 2020;15(9):1783490. DOI: 10.1080/15592324.2020.1783490

18. Розенцвет O.А., Богданова Е.С., Бакунов А.Л., Саблина Н.А., Рубцов С.Л., Милехин А.В. Динамика урожайности, качества клубней и параметров фотосинтетического аппарата при длительном репродуцировании сорта картофеля. Земледелие. 2024(8):31-35). DOI: 10.24412/0044-3913-2024-8-31-35

19. Саяпова М. Г., Карпухин М.Г., Кейта Ф. Семеноводство картофеля. Молодежь и наука. 2018;(7):54.

20. Сердеров В.К., Ханбабаев Т.Г., Сердерова Д.В. Изменение содержания сухого вещества и крахмала в клубнях картофеля в зависимости от условий возделывания. Овощи России. 2019;(2):80-83. DOI: 10.18619/2072-9146-2019-2-80-83

21. Sergeeva E.M., Larichev K.T., Salina E.A., Kochetov A.V. Starch metabolism in potato Solanum tuberosum L. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(3):250-263. DOI: 10.18699/VJGB-22-32

22. Shanina E.P., Oberiukhtin D.A., Chernitskiy A.E. Potato juice vs. traditional potato use – A new insight (review). Agricultural Biology. 2024;59(1):22-38. DOI: 10.15389/agrobiology.2024.1.22eng

23. Смирнова Ю.Д., Подолян Е.А. Приемы повышения эффективности микроклонального размножения картофеля (обзор). Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2024;25(3):319-329. DOI: 10.30766/2072-9081.2024.25.3.319-329

24. Solovchenko A.E., Merzlyak M.N. Screening of visible and UV radiation as a photoprotective mechanism in plants. Russian Journal of Plant Physiology. 2008;55(6):719-737. DOI: 10.1134/S1021443708060010

25. Theeuwen T.P.J.M., Logie L.L., Harbinson J., Aarts M.G.M. Genetics as a key to improving crop photosynthesis. Journal of Experimental Botany. 2022;73(10):3122-3137. DOI: 10.1093/jxb/erac076

26. Воронкова М.В. Белково-углеводный комплекс клубней картофеля. Ученые записки Орловского государственного университета. Серия: Естественные, технические и медицинские науки. 2012;(6-1):373-377.

27. Wintermans J.E.G., de Mots A. Spectrophotometric characteristics of chlorophyll a and b and their phaeophytins in ethanol. Biochimica et Biophysica Acta. 1965;109(2):448-453. DOI: 10.1016/0926-6585(65)90170-6