vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2019-64-4-456-466vestib-548Research ArticleСтатьиОсобенности формирования фотосинтетического аппарата микроклонов Populus tremula L. и Betula pendula Roth. при LED-освещении различного спектрального состава в процессе адаптации ex vitroFeature of formation of photosynthetic apparatus of microcuttings of Populus tremula L. and Betula pendula Roth. at LED-lighting of various spectral composition during ex vitro adaptationКуделинаТ. Н.KudelinaT. N.

Куделина Татьяна Николаевна – научный сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Tatiana N. Kudelina – Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

10tan10@mail.ruКонстантиновА. В.KonstantinovA. V.

Константинов Андрей Вячеславович – научный сотрудник

ул. Пролетарская, 71, 246001, г. Гомель

Andrei V. Konstantinov – Researcher

71, Proletarskaya Str., 246001, Gomel

avkonstantinof@mail.ruОбуховскаяЛ. В.ObukhovskayaL. V.

Обуховская Людмила Владимировна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Lyudmila V. Obukhovskaya – Ph. D. (Biol.), Leading researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

olv_8@mail.ruМолчанО. В.MolchanO. V.

Молчан Ольга Викторовна – кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Olga V. Molchan – P h. D . ( Biol.), Assistant professor, Head of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

olga_molchan@mail.ruИнститут экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича НАН БеларусиV. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут леса НАН БеларусиForest Institute of the National Academy of Sciences of Belarus201907112019644456466Copyright © Куделина Т.Н., Константинов А.В., Обуховская Л.В., Молчан О.В., 20192019Куделина Т.Н., Константинов А.В., Обуховская Л.В., Молчан О.В.Kudelina T.N., Konstantinov A.V., Obukhovskaya L.V., Molchan O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/548

Исследованы особенности влияния LED-освещения с варьируемыми соотношениями физиологически значимых спектральных диапазонов (красный/синий (К/С), красный/(синий + зеленый) (К/(С + З)), красный/ дальний красный (К/ДК)) на формирование фотосинтетического аппарата микроклонально размноженных растений осины обыкновенной (Populus tremula L.) и березы повислой (Betula pendula Roth.) при адаптации ex vitro. У регенерантов осины наблюдались стимуляция образования метамеров и увеличение диаметра стебля при LED-освещении, в то время как у березы данные эффекты были выражены слабо. У растений-регенерантов осины и березы наблюдали снижение содержания фотосинтетических пигментов в условиях LED-освещения с меньшим уровнем синего света в спектре и бόльшим – красного. Площадь листьев регенерантов березы практически не зависела от спектрального состава LED-освещения, в то время как у осины она была тем больше, чем ниже был уровень синего света и чем выше – уровень красного. Полученные результаты свидетельствуют о видовой специфичности восприятия древесными растениями-регенерантами при адаптации ex vitro света разных длин волн и их соотношений, что указывает на необходимость индивидуального режима освещения для каждого вида растений.

The peculiarities of the influence of LED-lighting of different spectral composition with varying ratios of physiologically significant spectral ranges on biometric parameters and the pigment composition of the leaf plate of microclonally propagated aspen (Populus tremula L.) and birch (Betula pendula Roth.) plants were identified during the adaptation ex vitro, which indicate the species specificity of plants response to the illumination spectrum.

микроклональное размножениерастения-регенерантыадаптациясветодиодное освещениефотосинтетические пигментыметамерысухое веществоPopulus tremulaBetula pendulamicropropagation woody plantsex vitro adaptationLED lightingphotosynthetic pigmentsmetamersdry matterPopulus tremulaBetula pendulaReferencesСтратегия адаптации лесного хозяйства Республики Беларусь к изменению климата на период до 2050 года / М-во лес. хоз-ва Респ. Беларусь, Ин-т эксперим. ботаники НАН Беларуси, Ин-т леса НАН Беларуси, НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам, ГУ «Беллесозащита». – Минск, 2011. – 119 c.Strategy of adaptation of forestry of the Republic of Belarus to climate change for the period till 2050. Minsk, Ministry of Forestry of the Republic of Belarus, 2011. 119 p. (in Russian).Цыганов, А. Р. Биоэнергетика: энергетические возможности биомассы / А. Р. Цыганов, А. В. Клочков. – Минск : Беларус. навука, 2012. – 143 с.Tsyganov A. R., Klochkov A. V. Bioenergy: biomass energy potential. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2012. 143 p. (in Russian).Silviculture of birch (Betula pendula Roth. and Betula pubescens Ehrh.) in Northern Europe / J. Hynynen [еt al.] // Forestry. – 2008. – Vol. 83, N 1. – P. 103–119. https://doi.org/10.1093/forestry/cpp035Hynynen J., Niemistö P., Viherä-Aarnio A., Brunner A., Hein S., Velling P. Silviculture of birch (Betula pendula Roth. and Betula pubescens Ehrh.) in Northern Europe. Forestry, 2008, vol. 83, no. 1, pp. 103–119. https://doi.org/10.1093/forestry/cpp035Acclimatization of micropropagated plants to ex vitro conditions: review / J. Pospóšilová [et al.] // Biologia Plantarum. – 1999. – Vol. 42, N 4. – P. 481–497. https://doi.org/10.1023/A:1002688208758Pospóšilová J., Tichá I., Kadleček P., Haisel D., Plzáková Š. Acclimatization of micropropagated plants to ex vitro conditions: review. Biologia Plantarum, 1999, vol. 42, no. 4, pp. 481–497. https://doi.org/10.1023/A:1002688208758Kumar, K. Morphophysiologicals problems in acclimatization of micropropagated Plants in – ex vitro conditions: a review / K. Kumar, I. U. Rao // J. Ornament. Horticult. Plants. – 2012. – Vol. 2, N 4. – P. 271–283.Kumar K., Rao I. U. Morphophysiologicals problems in acclimatization of micropropagated plants in – ex vitro conditions: a review. Journal of Ornamental and Horticultural Plants, 2012, vol. 2, no. 4, pp. 271–283.Furuya, M. Phytochromes: their molecular species, gene family and functions / M. Furuya // Ann. Rev. Plant Phys. Plant Mol. Biol. – 1993. – Vol. 44, N 1. – P. 617–645. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.44.060193.003153Furuya M. Phytochromes: their molecular species, gene family and functions. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 1993, vol. 44, no. 1, pp. 617–645. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.44.060193.003153Lin, C. Cryptochrome structure and signal transduction / C. Lin, D. Shalitin // Ann. Rev. Plant Biol. – 2003. – Vol. 54, N 1. – P. 469–496. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.54.110901.160901Lin C., Shalitin D. Cryptochrome structure and signal transduction. Annual Review of Plant Biology, 2003, vol. 54, no. 1, pp. 469–496. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.54.110901.160901The phototropin family of photoreceptors / W. R. Briggs [et al.] // Plant Cell. – 2001. – Vol. 13, N 5. – P. 993–997. https://doi.org/10.1105/tpc.13.5.993Briggs W. R., Beck C. F., Cashmore A. R., Christie J. M., Hughes J., Jarillo J. A. [et al.]. The phototropin family of photoreceptors. Plant Cell, 2001, vol. 13, no. 5, pp. 993–997. https://doi.org/10.1105/tpc.13.5.993Gupta, S. D. Fundamentals and applications of light-emitting diodes (LEDs) in in vitro plant growth and morphogenesis: review / S. D. Gupta, B. Jatothu // Plant Biotechnol. Rep. – 2013. – Vol. 7, N 3. – P. 211–220. https://doi.org/10.1007/s11816-013-0277-0Gupta S. D., Jatothu B. Fundamentals and applications of light-emitting diodes (LEDs) in in vitro plant growth and morphogenesis: review. Plant Biotechnology Reports, 2013, vol. 7, no. 3, pp. 211–220. https://doi.org/10.1007/s11816-013-0277-0LED-освещение в производстве продукции растениеводства закрытого грунта / О. В. Молчан [и др.] // Наука и инновации. – 2017. – № 12. – C. 38–43.Molchan O. V., Obukhovskaya L. V., Trofimov Yu. V., Pugachevskii A. V. LED-lighting in the production of greenhouse crop production Nauka i innovatsii = Science and innovations, 2017, no. 12, pp. 38–43 (in Russian).Кулагин, Д. В. Разработка схемы акклиматизации микрорастений осины (Populus tremula L.) к условиям ex vitro / Д. В. Кулагин, А. В. Константинов, Е. Н. Химченко // Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. – Гомель, 2011. – Вып. 71 : Проблемы лесоведения и лесоводства. – С. 279–287.Kulagin D. V., Konstantinov A. V., Khimchenko E. N. Development of the scheme for acclimatization of aspen microplants (Populus tremula L.) to ex vitro conditions. Sbornik nauchnykh trudov Instituta lesa Natsional’noi akademii nauk Belarusi [Collection of scientific papers of the Forest Institute of the National Academy of Sciences of Belarus]. Gomel’, 2011, iss. 71, pp. 279–287 (in Russian).Owen, H. R. An examination and correction of plant tissue culture basal medium formulations / H. R. Owen, A. R. Miller // Plant Cell Tiss. Organ Cult. – 1992. – Vol. 28, N 2. – P. 147–150. https://doi.org/10.1007/BF00055509Owen H. R., Miller A. R. An examination and correction of plant tissue culture basal medium formulations. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 1992, vol. 28, no. 2, pp. 147–150. https://doi.org/10.1007/BF00055509Установить спектры и плотность потока квантов светодиодного излучателя, позволяющие оптимизировать продукционный процесс эксплантов голубики и розы : отчет о НИР (заключ.) / Ин-т эксперим. ботаники НАН Беларуси ; рук. В. Г. Реуцкий. – Минск, 2014. – 84 с.Establish the spectra and flux density of quanta of the LED emitter, allowing to optimize the production process of blueberry and rose explants. Minsk, 2014. 84 p.Wettstein, D. Formula of chlorophyll determination / D. Wettstein // Exp. Cell Res. – 1957. – Vol. 12, N 3. – P. 427–489.Wettstein D. Formula of chlorophyll determination. Experimental Cell Research, 1957, vol. 12, no. 3, pp. 427–489.Терминология количественных характеристик при изучении роста, продуктивности и фотосинтеза сельскохозяйственных растений : метод. указания / Акад. с.-х. наук, НИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова ; сост. : М. И. Зеленский, О. Д. Быков. – Ленинград, 1982. – 45 с.Terminology of quantitative characteristics in the study of growth, productivity and photosynthesis of agricultural plants. Leningrad, 1982. 45 p. (in Russian).Рокицкий, П. Ф. Биологическая статистика / П. Ф. Рокицкий. – Минск : Выш. шк., 1973. – 320 с.Rokitskii P. F. Biological statistics. 3rd ed. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 1973. 320 p. (in Russian).Plant responses to red and far-red lights, applications in horticulture / S. Demotes-Mainard [et al.] // Environ. Exp. Bot. – 2016. – Vol. 121. – P. 4–21. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2015.05.010Demotes-Mainarda S., Pérona T., Corot A., Bertheloot J., Gourrierec J., Pelleschi-Travierb S. [et al.]. Plant responses to red and far-red lights, applications in horticulture. Environmental and Experimental Botany, 2016, vol. 121, pp. 4–21. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2015.05.010Far-red light filtering by plastic film, greenhouse-cladding materials: effects on growth and flowering in Petunia and Impatiens / J. M. Fletcher [et al.] // J. Hortic. Sci. Biotechnol. – 2005. – Vol. 80, N 3. – P. 303–306. https://doi.org/10.1080/14620316.2005.11511934Fletcher J. M., Tatsiopoulou, A., Mpezamihigo M., Carew J. G., Henbest R. G. C., Hadley P. Far-red light filtering by plastic film, greenhouse-cladding materials: effects on growth and flowering in Petunia and Impatiens. Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 2005, vol. 80, no. 3, pp. 303–306. https://doi.org/10.1080/14620316.2005.11511934Mata, D. A. Manipulation of light environment to produce highquality poinsettia plants / D. A. Mata, J. F. Botto // HortSci. – 2009. – Vol. 44, N 3. – P. 702–706. https://doi.org/10.21273/hortsci.44.3.702Mata D. A., Botto J. F. Manipulation of light environment to produce highquality poinsettia plants. HortScience, 2009, vol. 44, no. 3, pp. 702–706. https://doi.org/10.21273/hortsci.44.3.702Регуляция первичных стадий фотосинтеза при изменении физиологического состояния растений / А. А. Рубин [и др.] // Фотосинтез и продукционный процесс / отв. ред. А. А. Ничипорович. – М., 1988. – С. 24–39.Rubin A. B., Venediktov P. S, Krendeleva T. E., Pashchenko V. Z. Regulation of the primary stages of photosynthesis with a change in the physiological state of plants. Fotosintez i produkcionnyi process [Photosynthesis and production process], Moscow, 1988, pp. 24–39 (in Russian).Effects of light quality on growth and development of protocorm-like bodies of Dendrobium officinale in vitro / Y. Lin [et al.] // Plant Cell, Tiss Organ Cult. – 2011. – Vol. 105, N 3. – P. 329–335. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9871-9Lin Y., Li J., Li B., He T. Effects of light quality on growth and development of procorm-like bodied of Dendrobium officinale in vitro. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2011, vol. 105, no. 3, pp. 329–335. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9871-9Li, H. Effect of light-emitting diodes on growth and morphogenesis of upland cotton (Gossypium hirsutum L.) plantlets in vitro / H. Li, Z. Xu, C. Tang // Plant Cell Tiss Organ Cult. – 2010. – Vol. 103, N 2. – P. 155–163. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9763-zLi H., Xu Z., Tang C. Effect of light-emitting diodes on growth and morphogenesis of upland cotton (Gossypium hirsutum L.) plantlets in vitro. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2010, vol. 103, no. 2, pp. 155–163. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9763-zSaebo, A. Light quality affects photosynthesis and leaf anatomy of brich plantlets in vitro / A. Saebo, T. Krekling, M. Appelgren // Plant Cell, Tiss. Organ Cult. – 1995. – Vol. 41, N 2. – P. 177–185. https://doi.org/10.1007/bf00051588Saebo A., Krekling T., Appelgren M. Light quality affects photosynthesis and leaf anatomy of brich plantlets in vitro. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 1995, vol. 41, no. 2, pp. 177–185. https://doi.org/10.1007/BF00051588The transcriptome of Populus in elevated CO2 reveals increased anthocyanin biosynthesis during delayed autumnal senescence / M. J. Tallis [et al.] // New Phytologist. – 2010. – Vol. 186, N 2. – P. 415–428. https://doi.org/10.1111/j.14698137.2010.03184.xTallis M. J., Lin Y., Rogers A., Zhang J., Street N. R., Miglietta F., Karnosky D. F., De Angelis P., Calfapietra C., Taylor G. The transcriptome of Populus in elevated CO2 reveals increased anthocyanin biosynthesis during delayed autumnal senescence. New Phytologist, 2010, vol. 186, no. 2, pp. 415–428. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03184.x

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