Особенности формирования фотосинтетического аппарата микроклонов Populus tremula L. и Betula pendula Roth. при LED-освещении различного спектрального состава в процессе адаптации ex vitro

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.

1. Стратегия 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.

2. Цыганов, А. Р. Биоэнергетика: энергетические возможности биомассы / А. Р. Цыганов, А. В. Клочков. – Минск : Беларус. навука, 2012. – 143 с.

3. 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/cpp035

4. Acclimatization 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:1002688208758

5. Kumar, 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.

6. 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.44.060193.003153

7. Lin, 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.54.110901.160901

8. The 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.13.5.993

9. Gupta, 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/s11816-013-0277-0

10. LED-освещение в производстве продукции растениеводства закрытого грунта / О. В. Молчан [и др.] // Наука и инновации. – 2017. – № 12. – C. 38–43.

11. 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.

12. 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/BF00055509

13. Установить 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.

14. Wettstein, D. Formula of chlorophyll determination / D. Wettstein // Exp. Cell Res. – 1957. – Vol. 12, N 3. – P. 427–489.

15. 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.

16. Рокицкий, П. Ф. Биологическая статистика / П. Ф. Рокицкий. – Минск : Выш. шк., 1973. – 320 с.

17. 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.2015.05.010

18. Far-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/10.1080/14620316.2005.11511934

19. Mata, 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.44.3.702

20. Регуляция 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.

21. 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/s11240-010-9871-9

22. Li, 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-z

23. Saebo, 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/bf00051588

24. The 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.x