Влияние конъюгированных с хитозаном оксикоричных кислот на рост и развитие растений Cucumis sativus L. в условиях почвенного засоления

Исследовано влияние лиофилизированных конъюгатов хитозана с феруловой (Х30-ФРК) и кофейной (Х30-КФК) кислотами на морфометрические и биохимические параметры растений огурца сорта Малышок (Cucumis sativus L.), выращиваемых до стадии образования плодов в условиях хлоридно-натриевого почвенного засоления. Растворами конъюгатов обрабатывали семена и растения в период появления первого настоящего листа. Условия почвенного засоления создавали посредством прикорневого полива раствором хлорида натрия. Выявлено, что на стадии развития листьев и появления боковых побегов применение конъюгатов (преимущественно Х30-КФК) стимулирует ростовые процессы в оптимальных условиях выращивания, а также способствует ускорению адаптации растений к стрессовому воздействию за счет аккумуляции пролина и поддержания водного баланса в листьях. На стадии образования плодов конъюгаты стимулировали рост растений огурца в оптимальных и стрессовых условиях и ускоряли переход к генеративной фазе развития. Применение данных соединений снижало негативное влияние стрессового воздействия хлоридно-натриевого почвенного засоления на растения огурца, угнетая образование активных форм кислорода (АФК) и поддерживая целостность плазматических мембран, о чем свидетельствует низкий уровень утечки электролитов из клеток листьев растений огурца и содержания пролина на стадии развития плода.

1. van Zelm, E. Salt tolerance mechanisms of plants / E. van Zelm, Y. Zhang, C. Testerink // Annual Review of Plant Biology. – 2020. – Vol. 71. – P. 403–433. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050718-100005

2. Synthesis of organic osmolytes and salt tolerance mechanisms in Paspalum vaginatum / G. Lee, R. N. Carrow, R. R. Duncan [et al.] // Environmental and Experimental Botany. – 2008. – Vol. 63, N 1–3. – P. 19–27. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2007.10.009

3. Ashraf, M. Some important physiological selection criteria for salt tolerance in plants / M. Ashraf // Flora – Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants. – 2004. – Vol. 199, N 5. – P. 361–376. https://doi.org/10.1078/0367-2530-00165

4. Diversity, distribution and roles of osmoprotective compounds accumulated in halophytes under abiotic stress / I. Slama, C. Abdelly, A. Bouchereau [et al.] // Annals of Botany. – 2015. – Vol. 115, N 3. – P. 433–447. https://doi.org/10.1093/aob/mcu239

5. Reactive Oxygen Species, Oxidative Damage, and Antioxidative Defense Mechanism in Plants under Stressful Conditions / P. Sharma, A. B. Jha, R. S. Dubey, M. Pessarakli // Journal of Botany. – 2012. – Vol. 2012. – Art. 217037. https://doi.org/10.1155/2012/217037

6. Хитин/хитозан и его производные: фундаментальные и прикладные аспекты / В. П. Варламов, А. В. Ильина, Б. Ц. Шагдарова [и др.] // Успехи биологической химии. – 2020. – Т. 60. – С. 317–368.

7. Влияние молекулярной массы хитозана на его противовирусную активность в растениях / С. Н. Куликов, С. Н. Чирков, A. B. Ильина [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. – 2006. – Т. 42, № 2. – С. 224–228.

8. Unveiling the protective role of chitosan in plant defense: A comprehensive review with emphasis on abiotic stress management / P. S. Rayanoothalaa, T. J. Dwehc, S. Mahapatrab, S. Kayasthac // Crop Design. – 2024. – Vol. 3, N 4. – Art. 100076. https://doi.org/10.1016/j.cropd.2024.100076

9. Конъюгаты хитозана с оксикоричными кислотами: получение, физико-химические характеристики и оценка их влияния на продуктивность и качество редиса / А. Е. Гилевская, В. В. Николайчук, А. Н. Красковский [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. – 2022. – Т. 58, № 2. – С. 195–205.

10. Машенцева, А. А. Экспериментальное и теоретическое исследование взаимосвязи «структура-активность» производных коричной кислоты / А. А. Машенцева, Т. С. Сейтембетов // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. – 2010. – № 3. – С. 183–192.

11. Овчинников, И. А. Влияние оксикоричных кислот на устойчивость растений огурца к низкотемпературному стрессу / И. А. Овчинников, В. В. Минкова, К. М. Герасимович // Молодежь в науке – 2019: аграрные, биологические, гуманитарные, медицинские, физико-математические, физико-технические науки, химия и науки о Земле: тез. докл. XVI Междунар. конф. молодых ученых (Минск, 14–17 окт. 2019 г.) / редкол.: В. Г. Гусаков (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2019. – С. 127–129.

12. Параметры роста и антиоксидантная активность в проростках огурца при применении конъюгатов хитозана с оксикоричными кислотами в условиях солевого стресса / Е. Л. Недведь, Ж. Н. Калацкая, И. А. Овчинников [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. – 2022. – Т. 58, № 1. – С. 74–82.

13. Стимулирующее действие оксикоричных кислот и их конъюгатов с хитозаном на рост и биохимические показатели микроклонов картофеля in vitro / Н. А. Еловская, Ж. Н. Калацкая, Н. А. Ламан [и др.] // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2022. – Т. 66, № 6. – С. 605–613.

14. Влияние конъюгатов хитозана с оксикоричными кислотами и их наночастиц на рост проростков ячменя и содержание в них пролина при солевом стрессе / К. М. Герасимович, Е. И. Рыбинская, И. А. Овчинников [и др.] // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. – 2022. – Т. 67, № 3. – С. 263–273. https://doi. org/10.29235/1029-8940-2022-67-3-263-273

15. Кофейная кислота в различных формуляциях как регулятор ростовых процессов и устойчивости микроклонов картофеля в культуре in vitro / Н. А. Еловская, Ж. Н. Калацкая, Н. А. Ламан [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. – 2023. – T. 59, № 5. – С. 502–511.

16. Meier, U. Growth stages of mono-and dicotyledonous plants / U. Meier. – Edinburgh: Federal Biological Research Centre for Agriculture and Forestry, 2001. – 158 р.

17. Gonzalez, L. Determination of relative water content / L. Gonzalez, M. Gonzalez-Vilar // Handbook of plant eco physiology techniques / ed. M. J. Reigosa Roger. – New York [et al.], 2003. – P. 207–212. https://doi.org/10.1007/0-306-48057-3_14

18. Дмитриев, Н. Н. Методика ускоренного определения площади листовой поверхности сельскохозяйственных культур с помощью компьютерной технологии / Н. Н. Дмитриев, Ш. К. Хуснидинов // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. – 2016. – № 7. – С. 88–93.

19. Гришенкова, Н. Н. Определение устойчивости растительных тканей к абиотическим стрессам с использованием кондуктометрического метода / Н. Н. Гришенкова, А. С. Лукаткин // Поволжский экологический журнал. – 2005. – № 1. – С. 3–11.

20. Kumar, G. N. M. Changes in Lipid Peroxidation and Lipolitic and Free-Radical Scavenging Enzyme Activities during Aging and Sprouting of Potato (Solanum tuberosum) Seed–Tubers / G. N. M. Kumar, N. R. Knowles // Plant Physiology. – 1993. – Vol. 102. – P. 115–124. https://doi.org/10.1104/pp.102.1.115

21. Bates, L. S. Rapid determination of free proline for water-stress studies / L. S. Bates, R. P. Waldren, I. D. Teare // Plant and Soil. – 1973. – Vol. 39, N 1. – P. 205–207. https://doi.org/10.1007/bf00018060

22. Hartmut, K. L. Determination of total and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents / K. L. Hartmut, R. W. Alan // Biochemical society transactions – 1983. – Vol. 11, N 5. – P. 591–592. https://doi.org/10.1042/bst0110591

23. Synthesis and properties of hydrogel particles based on chitosan-ferulic acid conjugates / A. Kraskouski, V. Nikalaichuk, V. Kulikouskaya [et al.] // Soft Materials. – 2021. – Vol. 19, N 4. – Р. 495–502. https://doi.org/10.1080/1539445x.2021.1877726

24. Chitosan-hydroxycinnamic acid conjugates: Synthesis, photostability and phytotoxicity to seed germination of barley / V. Nikalaichuk, K. Hileuskaya, A. Kraskouski [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. – 2021. – Vol. 139, N 14. – P. e51884. https://doi.org/10.1002/app.51884

25. Primer of Biostatistics / еd. S. Grantz. ‒ 7th ed. ‒ New York: McGraw-Hill, 2011. – 320 p.

26. Гриусевич, П. В. Стресс-индуцируемая потеря электролитов клетками корня высших растений: история вопроса, механизм и физиологическая роль / П. В. Гриусевич, В. В. Самохина, В. В. Демидчик // Экспериментальная биология и биотехнология. – 2022. – № 2. – С. 4–18.

27. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е. Б. Меньщикова, В. З. Ланкин, Н. К. Зенков [и др.]. – М.: Фирма «Слово», 2006. – 556 с.

28. Зиятдинова, Г. К. Природные фенольные антиоксиданты в биоаналитической химии: состояние проблемы и перспективы развития / Г. К. Зиятдинова, Г. К. Будников // Успехи химии. – 2015. – Т. 84, № 2. – С. 194–224.

29. Rogozhin, V. V. The Antioxidant System of Wheat Seeds during Germination / V. V. Rogozhin, V. V. Verkhoturov, T. T. Kuriliuk // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. – 2001. – № 2. – С. 165–173.

30. Олениченко, Н. А. Влияние экзогенных фенольных соединений на перекисное окисление липидов у растений пшеницы / Н. А. Олениченко, Е. С. Городкова, Н. В. Загоскина // Сельскохозяйственная биология. – 2008. – № 3. – С. 58–61.

31. Impact of Foliar Application of Chitosan Dissolved in Different Organic Acids on Isozymes, Protein Patterns and Physio-Biochemical Characteristics of Tomato Grown under Salinity Stress / M. S. Attia, M. S. Osman, A. S. Mohamed [et al.] // Plants (Basel). – 2021. – Vol. 10, N 2. – P. 388–411. https://doi.org/10.3390/plants10020388

32. Rutairat, P. Effect of chitosan on physiology, photosynthesis and bi-omass of rice (Oryza sativa L.) under elevated ozone / P. Rutairat, C. D. Theerakarunwong // Australian Journal of Crop Science. – 2017. – Vol. 11, N 5. – P. 624–630. https:// doi.org/10.21475/ajcs.17.11.05.p578

33. Макеева, И. Ю. Специфика действия кофейной кислоты на фотосинтетическую активность и ростовые реакции Solanum tuberosum [Электронный ресурс] / И. Ю. Макеева, И. А. Бычков // Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2015» / отв. ред. А. И. Андреев, А. В. Андриянов, Е. А. Антипов. – М., 2015. – URL: https://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2015/data/6952/uid68686_f7191eb4975b8f3ff78c0f817b5298524d8a5f6e.doc (дата обращения: 16.05.2025).

34. Макеева, И. Ю. Участие кофейной кислоты в регуляции физиологических процессов растений картофеля в условиях гипотермии / И. Ю. Макеева, Т. И. Пузина // Вестник Орловского государственного аграрного университета. – 2017. – № 1 (64). – С. 60–65.

35. Макеева, И. Ю. Физиолого-биохимические ответы Solanum tuberosum на действие кофейной кислоты: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.01.05 / Макеева Инна Юрьевна; Моск. с.-х. акад. им. К. А. Тимирязева. – М., 2017. – 23 с.

36. Bakhoum, G. S. Mitigation of adverse effects of salinity stress on sunflower plant (Helianthus annuus L.) by exogenous application of chitosan / G. S. Bakhoum, M. S. Sadak, E. A. E. M. Badr // Bulletin of the National Research Centre. – 2020. – Vol. 44. – Art. 79. https://doi.org/10.1186/s42269-020-00343-7

37. Адаптация фотосинтетического аппарата растений к солевому стрессу / Н. Ш. Рахма тулл ина, П. М. Насриддинова, Н. Г. Акиншина [и др.] // Научное обозрение. Биологические науки. – 2022. – № 1. – С. 56–61.

38. Вайнер, А. А. Раздельное и совместное влияние 24-эпибрассинолида и пролина на антиоксидантную систему растений проса при солевом стрессе / А. А. Вайнер, Ю. Е. Колупаев, В. А. Хрипач // Физиология растений и генетика. – 2014. – Т. 46, № 5. – С. 428–436.

39. Houimli, S. M. Effects of 24-epibrassinolide on growth, chlorophyll, electrolyte leakage and proline by pepper plants under NaCl-stress / S. M. Houimli, M. Denden, B. D. Mouhandes // EurAsian Journal of Biosciences. – 2010. – Vol. 4. – P. 96–104.

40. Yildizli, A. Effects of exogenous myo-inositol on leaf water status and oxidative stress of Capsicum annuum under drought stress / A. Yildizli, S. Çevik, S. Ünyayar // Acta Physiologiae Plantarum. – 2018. – Vol. 40. – Art. 122. https://doi.org/10.1007/s11738-018-2690-z