Влияние полихроматического LED-освещения с различным соотношением красного и синего диапазонов на рост и развитие растений Arabidopsis thaliana дикого типа и мутантов wei8-1tar1-1 и ahk2

Авторы

  • Татьяна Николаевна Куделина Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Анна Святославовна Кривобок Институт медико-биологических проблем РАН, Хорошевское шоссе, 76а, 123007, г. Москва, Россия
  • Татьяна Николаевна Бибикова Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия
  • Ольга Викторовна Молчан Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

LED-освещение, красный свет, синий свет, триптофанаминотрансфераза, ТАА, TAR1, AHK2, Arabidopsis thaliana, мутант wei8-1tar1-1, мутант ahk2, фотосинтетический аппарат
Поддерживающие организации
Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (гранты № Б19РМ-065 и Б21М-097) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант № Бел_мол_а 19-54-04015), а также в рамках государственной программы «Наукоемкие технологии и техника» (научно-исследовательская работа «Разработать критерии адаптации растений к условиям искусственных миниэкосистем», № гос. регистрации 20240098).

Аннотация

Изучено влияние полихроматического LED-освещения, включающего все области видимой части спектра, с варьируемым (от 1 до 6) соотношением красного и синего диапазонов (К/С) на рост и развитие растений Arabidopsis thaliana дикого типа и мутантов wei8-1tar1-1 и ahk2. При полихроматическом LED-освещении с К/С = 4 у растений A. thaliana дикого типа отмечено увеличение массы растения, содержания фотосинтетических пигментов, поверхностной плотности листьев, длины главного корня, количества и длины боковых корней. Установлено, что дальнейшее увеличение соотношения К/С до значения К/С = 6 не приводит к большей активации физиолого-биохимических процессов. Показано ключевое значение гистидинкиназы AHK2 и участие белков ТАА и TAR1 в стимуляции роста вегетативных органов и формирования фотосинтетического аппарата у растений A. thaliana в ответ на повышение доли красного света и увеличение соотношения К/С в сложных полихроматических композициях.

Биографии авторов

  • Татьяна Николаевна Куделина, Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

    научный сотрудник лаборатории биофотоники и стрессоустойчивости растений

  • Анна Святославовна Кривобок, Институт медико-биологических проблем РАН, Хорошевское шоссе, 76а, 123007, г. Москва, Россия

    кандидат биологических наук; старший научный сотрудник лаборатории культивирования растений в системах жизнеобеспечения в автономных обитаемых сооружениях

  • Татьяна Николаевна Бибикова, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия

    кандидат биологических наук; старший научный сотрудник кафедры физиологии растений биологического факультета

  • Ольга Викторовна Молчан, Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

    кандидат биологических наук, доцент; заведующий лабораторией биофотоники и стрессоустойчивости растений

Библиографические ссылки

  1. Sena S, Kumari S, Kumar V, Husen A. Light emitting diode (LED) lights for the improvement of plant performance and production: a comprehensive review. Current Research in Biotechnology. 2024;7:100184. DOI: 10.1016/j.crbiot.2024.100184.
  2. Закурин АО, Щенникова АВ, Камионская АМ. Светокультура растениеводства защищенного грунта: фотосинтез, фотоморфогенез и перспективы применения светодиодов. Физиология растений. 2020;67(3):246–258. DOI: 10.31857/S0015330320030227.
  3. Stamford JD, Stevens J, Mullineaux PM, Lawson T. LED lighting: a grower’s guide to light spectra. HortScience. 2023;58(2):180–196. DOI: 10.21273/HORTSCI16823-22.
  4. Paradiso R, Proietti S. Light-quality manipulation to control plant growth and photomorphogenesis in greenhouse horticulture: the state of the art and the opportunities of modern LED systems. Journal of Plant Growth Regulation. 2022;41(2):742–780. DOI: 10.1007/s00344-021-10337-y.
  5. Fylladitakis ED. Controlled LED lighting for horticulture: a review. Open Journal of Applied Sciences. 2023;13(2):175–188. DOI: 10.4236/ojapps.2023.132014.
  6. Sipos L, Boros IF, Csambalik L, Székely G, Jung A, Balázs L. Horticultural lighting system optimalization: a review. Scientia Horticulturae. 2020;273:109631. DOI: 10.1016/j.scienta.2020.109631.
  7. Halliday KJ, Martínez-García JF, Josse E-M. Integration of light and auxin signaling. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2009;1(6):a001586. DOI: 10.1101/cshperspect.a001586.
  8. Vandenbussche F, Habricot Y, Condiff AS, Maldiney R, Van Der Straeten D, Ahmad M. HY5 is a point of convergence between cryptochrome and cytokinin signalling pathways in Arabidopsis thaliana. The Plant Journal. 2007;49(3):428–441. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2006.02973.x.
  9. Chory J, Reinecke D, Sim S, Washburn T, Brenner M. A role for cytokinins in de-etiolation in Arabidopsis (det mutants have an altered response to cytokinins). Plant Physiology. 1994;104(2):339–347. DOI: 10.1104/pp.104.2.339.
  10. Stepanova AN, Robertson-Hoyt J, Yun J, Benavente LM, Xie D-Y, Doležal K, et al. TAA1-mediated auxin biosynthesis is essential for hormone crosstalk and plant development. Cell. 2008;133(1):177–191. DOI: 10.1016/j.cell.2008.01.047.
  11. Данилова МН, Кудрякова НВ, Воронин ПЮ, Оельмюллер Р, Кузнецов ВВ, Кулаева ОН. Мембранные рецепторы цитокинина и их регуляторная роль в реакции растений Arabidopsis thaliana на фотоокислительный стресс в условиях водного дефицита. Физиология растений. 2014;61(4):466–475. DOI: 10.7868/S001533031404006X.
  12. Кривобок АС, Коновалова ИО, Куделина ТН, Смолянина СО, Лилиенберг АИ, Бибикова ТН. Применение гидратцеллюлозной пленки для исследования роста и развития корневой системы модельного растения Arabidopsis thaliana L. Биотехнология. 2020;36(1):36–43. EDN: SDXEBF.
  13. von Wettstein D. Chlorophyll-letale und der submikroskopische Formwechsel der Plastiden. Experimental Cell Research. 1957;12(3):427–506. DOI: 10.1016/0014-4827(57)90165-9.
  14. Cortleven A, Schmülling T. Regulation of chloroplast development and function by cytokinin. Journal of Experimental Botany. 2015;66(16):4999–5013. DOI: 10.1093/jxb/erv132.
  15. Shafiq I, Hussain S, Raza MA, Iqbal N, Asghar MA, Raza A, et al. Crop photosynthetic response to light quality and light intensity. Journal of Integrative Agriculture. 2021;20(1):4–23. DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63227-0.
  16. Lichtenthaler HK. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology. 1987;148:350–382. DOI: 10.1016/0076-6879(87)48036-1.
  17. Lichtenthaler HK, Babani F. Light adaptation and senescence of the photosynthetic apparatus. Changes in pigment composition, chlorophyll fluorescence parameters and photosynthetic activity. In: Papageorgiou GC, Govindjee, editors. Chlorophyll a fluorescence: a signature of photosynthesis. Dordrecht: Springer; 2004. p. 713–736 (Advances in photosynthesis and respiration; volume 19).DOI: 10.1007/978-1-4020-3218-9_28.
  18. Lichtenthaler HK, Babani F, Navrátil M, Buschmann C. Chlorophyll fluorescence kinetics, photosynthetic activity, and pigment composition of blue-shade and half-shade leaves as compared to sun and shade leaves of different trees. Photosynthesis Research. 2013;117(1–3):355–366. DOI: 10.1007/s11120-013-9834-1.
  19. Brumos J, Robles LM, Yun J, Vu TC, Jackson S, Alonso JM, et al. Local auxin biosynthesis is a key regulator of plant development. Developmental Cell. 2018;47(3):306–318. DOI: 10.1016/j.devcel.2018.09.022.
  20. Leonelli S. Arabidopsis, the botanical Drosophila: from mouse cress to model organism. Endeavour. 2007;31(1):34–38. DOI: 10.1016/j.endeavour.2007.01.003.
  21. Spaninks K, van Lieshout J, van Ieperen W, Offringa R. Regulation of early plant development by red and blue light: a comparative analysis between Arabidopsis thaliana and Solanum lycopersicum. Frontiers in Plant Science. 2020;11:599982. DOI: 10.3389/fpls.2020.599982.

Загрузки

Опубликован

2025-11-18

Выпуск

№ 2 (2025): Экспериментальная биология и биотехнология

Раздел

Физиология и клеточная биология

Лицензия

Copyright (c) 2025 Экспериментальная биология и биотехнология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

Куделина, Т. Н., Кривобок, А. С., Бибикова, Т. Н., & Молчан, О. В. (2025). Влияние полихроматического LED-освещения с различным соотношением красного и синего диапазонов на рост и развитие растений Arabidopsis thaliana дикого типа и мутантов wei8-1tar1-1 и ahk2. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 4-15. https://doi.org/10.33581/2957-5060-2025-2-%p