Содержание хлорофилла a, b и каротиноидов в листьях коллекционных генотипов кунжута (Sesamum indicum L.) в условиях Ташкентской области Республики Узбекистан

Актуальность. В условиях аридизации климата и нарастания водного дефицита в Республике Узбекистан кунжут (Sesamum indicum L.) рассматривается как перспективная масличная культура, способная адаптироваться к высоким температурам и ограниченной влагообеспеченности. Однако физиолого-биохимические особенности фотосинтетического аппарата различных генотипов кунжута остаются недостаточно изученными, что ограничивает возможности целенаправленного селекционного отбора устойчивых форм.

Материалы и методы. Исследованы 12 коллекционных генотипов кунжута различного эколого-географического происхождения, выращенных в условиях Кибрайского района Ташкентской области в 2025 г. Содержание хлорофиллов a, b, их суммы и каротиноидов в листьях определяли спектрофотометрически после экстракции 96-процентным этанолом в фазах бутонизации, цветения и начала формирования коробочек по формулам Лихтенталера.

Результаты. Установлено, что концентрация хлорофилла a (Chl a) в течение генеративного периода оставалась относительно стабильной (1,06–1,18 мг/г), тогда как содержание Chl b проявляло выраженную фазовую динамику, снижаясь к цветению и возрастая на стадии формирования коробочек. Максимальные значения суммарного хлорофилла (1,97 мг/г) отмечены на поздней фазе. Отношение Chl a/b варьировало в пределах 1,6–2,4, достигая максимума в фазе цветения и минимума в фазе плодообразования. Индекс Car/Chl (a+b) возрастал до 0,195 в период цветения и снижался до 0,108 к началу формирования плодов. Среди генотипов наибольшие уровни хлорофиллов и каротиноидов выявлены у K66, K161 и K1396, что указывает на их повышенную фотозащитную способность и потенциальную стрессоустойчивость.

Заключение. Полученные данные подтверждают выраженную фазовую и генотипическую вариабельность пигментной системы кунжута. Генотипы K66, K161 и K1396 могут быть рекомендованы в качестве исходного материала для селекционной работы, направленной на повышение засухоустойчивости и продуктивности культуры в аридных условиях.

1. Anee T.I., Nahar K., Rahman A., Al Mahmud J., Bhuiyan T.F., Ul Alam M. et al. Oxidative damage and antioxidant defense in Sesamum indicum after different waterlogging durations. Plants (Basel). 2019;8(7):196. DOI: 10.3390/plants8070196

2. Arnon D.I. Copper enzymes in isolated chloroplasts: Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology. 1949;24(1):1-15. DOI: 10.1104/pp.24.1.1

3. Baghery M.A., Kazemitabar S.K., Dehestani A., Khoshgoftarmanesh A.H., Afshari R.T. Sesame (Sesamum indicum L.) response to drought stress: susceptible and tolerant genotypes exhibit different physiological, biochemical, and molecular response patterns. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2023;29(9):1353-1369. DOI: 10.1007/s12298-023-01372-y

4. Berhe M., You J., Dossa K., Li D., Zhou R., Zhang Y. et al. Examining chlorophyll extraction methods in sesame genotypes: uncovering leaf coloration effects and anatomy variations. Plants (Basel). 2024;13(12):1589. DOI: 10.3390/plants13121589

5. Chugh V., Mishra V., Sharma V., Kumar M., Ghorbel M., Kumar H. et al. Deciphering physio-biochemical basis of tolerance mechanism for sesame genotypes under waterlogging stress at early vegetative stage. Plants (Basel). 2024;13(4):501. DOI: 10.3390/plants13040501

6. Dangue A., Ali O.Y., Diaw D., Ndiaye M.A.F., Diop T.A. Physiology and adaptation strategy of sesame (Sesamum indicum L.) to salinity. GSC Advanced Research and Reviews. 2022;11(2):29-36. DOI: 10.30574/gscarr.2022.11.2.0117

7. Habibullah M., Sarkar S., Islam M.M., Ahmed K.U., Rahman M.Z., Awad M.F. et al. Assessing the response of diverse sesame genotypes to waterlogging durations at different plant growth stages. Plants (Basel). 2021;10(11):2294. DOI: 10.3390/plants10112294

8. Hassanzadeh M., Ebadi A., Panahyan-e-Kivi M., Eshghi A.G., Jamaati-e-Somarin S., Saeidi M. et al. Evaluation of drought stress on relative water content and chlorophyll content of sesame (Sesamum indicum L.) genotypes at early flowering stage. Research Journal of Environmental Sciences. 2009;3(3):345-350. DOI: 10.3923/rjes.2009.345.350

9. Kodirova S., Amanov B., Muminov K.H., Abdiyev F., Buronov A., Tursunova N. et al. Physiological and biochemical parameters of the exotic species of grass pea (Lathyrus sativus L.). SABRAO Journal of Breeding and Genetics. 2024;56(4):1513-1523. DOI: 10.54910/sabrao2024.56.4.17

10. Kouighat M., Nabloussi A., Kettani R., Fakhour S., El Fechtali M., Hamdani A. Drought-tolerant sesame mutant lines assessed by physiological traits and stress indices under water deficit conditions. Journal of Agriculture and Food Research. 2023;14:100842. DOI: 10.1016/j.jafr.2023.100842

11. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology. 1987;148:350-382. DOI: 10.1016/0076-6879(87)48036-1

12. Lichtenthaler H.K., Babani F. Contents of photosynthetic pigments and ratios of chlorophyll a/b and chlorophylls to carotenoids (a+b)/(x+c) in C4 plants as compared to C3 plants. Photosynthetica. 2021;60(1):3-9. DOI: 10.32615/ps.2021.041

13. Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. Biochemical Society Transactions. 1983;11(5):591-592. DOI: 10.1042/bst0110591

14. Pandey B.B., Ratnakumar P., Kiran B.U., Dudhe M.Y., Lakshmi G.S., Ramesh K. et al. Identifying traits associated with terminal drought tolerance in sesame (Sesamum indicum L.) genotypes. Frontiers in Plant Science. 2021;12:739896. DOI: 10.3389/fpls.2021.739896

15. PFAF (Plants For A Future). Sesamum indicum L.: [website]. Available from: https://pfaf.org/user/Plant.aspx?LatinName=Sesamum+indicum [accessed Sep. 12, 2024].

16. Yousefzadeh M., Ehsanzadeh P. Photosynthetic and antioxidative upregulation in drought-stressed sesame (Sesamum indicum L.) subjected to foliar-applied salicylic acid. Photosynthetica. 2017;55(4):611-622. DOI: 10.1007/s11099-017-0673-8