Oxidative status of healthy and fungus Fusarium oxysporum infected cucumber Cucumis sativus L. plants at different blue light ratio in full-spectrum LED lighting compositions
Keywords:
Cucumis sativus L., Fusarium oxysporum, phenolic compounds, hydroxycinnamic acids, lipid peroxidation, antiradical activityAbstract
The effect of blue lighting (BL) on the oxidative status of healthy and fungal pathogen Fusarium oxysporum infected cucumber plants was studied. It was found that the impact of the pathogenic fungus on cucumber plants is manifested in increased synthesis of secondary metabolites – phenolic compounds, including hydroxycinnamic acids. A high content of polyphenols was recorded in healthy cucumber leaves under long and short lighting with a BL share of 20 % in full-spectrum LED compositions, as well as in samples formed under short lighting with a BL share of 60 %. In plants grown under long lighting in white light and 60 % BL modes, compared to control samples, infection with the fungus F. oxysporum caused an increase in the synthesis of polyphenols by 2.3 and 5.0 times, respectively. Different modes of full-spectrum LED lighting with a variable BL ratio and duration of action differ in their effect on the immune response in cucumber leaves during fusarium wilt: the intensity of lipid peroxidation increases only with a short stay of plants on LED lighting. The use of long LED lighting with a high BL share (60 %) leads to a significant increase in antiradical activity in infected cucumber leaves and the content of secondary metabolites, which indicates the activation of the antioxidant defense system as an adaptive mechanism of protection against phytopathogen.
References
- 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.
- Куделина ТН, Кривобок АС, Бибикова ТН, Молчан ВО. Особенности фотоморфогенеза Arabidopsis thaliana при использовании LED-освещения различного спектрального состава. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. 2021;66(1):42–52. DOI: 10.29235/1029-8940-2021-66-1-42-52.
- Naznin MT, Lefsrud M, Gravel V, Azad MOK. Blue light added with red LEDs еnhance growth characteristics, pigment content and antioxidant capacity in lettuce, spinach, kale, basil, and sweet pepper in a controlled environment. Plants. 2019;8(4):93–104. DOI: 10.3390/plants8040093.
- Yan Z, He D, Niu G, Zhou Q, Qu Y. Growth, nutritional quality, and energy use efficiency in two lettuce cultivars as influenced by white plus red versus red plus blue LEDs. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2020;13(2):33–40. DOI: 10.25165/j.ijabe.20201302.5135.
- Fernandez-Milmanda GL, Crocco CD, Reichelt M, Mazza CA, Köllner TG, Zhang T, et al. A light-dependent molecular link between competition cues and defence responses in plants. Nature Plants. 2020;6(3):223–230. DOI: 10.1038/s41477-020-0604-8.
- Lozano JC, Sequeira L. Differentiation of races of Pseudomonas solanacearum by a leaf infiltration technique. Phytopathology. 1970;60:833–838. DOI: 10.1094/Phyto-60-833.
- Reimers PJ, Guo A, Jan E. Increased activity of a cationic peroxidase associated with an incompatible interaction between Xanthomonas oryzae pv. оryzae and rice (Oryza sativa). Leach Plant Physiology. 1992;99(3):1044–1050. DOI: 10.1104/pp.99.3.1044.
- Griebel T, Zeier J. Light regulation and daytime dependency of inducible plant defenses in Arabidopsis: phytochrome signaling controls systemic acquired resistance rather than local defense. Plant Physiology. 2008;147:790–801. DOI: 10.1104/pp.108.119503.
- Kangasjärvi S, Neukermans J, Li S, Aro E-M, Noctor G. Photosynthesis, photorespiration, and light signaling in defense responses. Journal of Experimental Botany. 2012;63(4):1619–1636. DOI: 10.1093/jxb/err402.
- Gollan PJ, Tikkanen M, Aro E-M. Photosynthetic light reactions: integral to chloroplast retrograde signaling. Current Opinion in Plant Biology. 2015;27:180–191. DOI: 10.1016/j.pbi.2015.07.006.
- Запрометов МН. Фенольные соединения, распространение, метаболизм и функции в растениях. Москва: Наука; 1993. 272 с.
- Bidel LP, Coumans M, Baissac Y, Patrick D, Jay-Allemand Ch. Biological activity of phenolics in plant cells. Recent Advances in Polyphenol Research. 2010;2:163–205. DOI: 10.1002/9781444323375.ch6.
- Dixon RA, Paiva NL. Stress-induced phenylpropanoid metabolism. Plant Cell. 1995;7(7):1085–1097. DOI: 10.1105/tpc.7.7.1085.
- Kováčik J, Klejdus B. Dynamics of phenolic acids and lignin accumulation in metal-treated Matricaria chamomilla roots. Plant Cell Reports. 2008;27(3):605–615. DOI: 10.1007/s00299-007-0490-9.
- Lattanzio V, Kroon PA, Quideau S, Treutter D. Plant phenolics – secondary metabolites with diverse functions. Resent Advances in Polyphenol. 2008;1:1–35. DOI: 10.1002/9781444302400.CH1.
- Cheynier V, Comte G, Davies KM, Lattanzio V, Martens S. Plant phenolics: recent advances on their biosynthesis, genetics and ecophysiology. Plant Physiology and Biochemistry. 2013;72:1–20. DOI: 10.1016/j.plaphy.2013.05.009.
- Загоскина НВ. Полифенолы высших растений: структура, биосинтез, экологическая роль. В: Васильев НВ, редактор. Актуальные проблемы биологической и химической экологии. Сборник материалов V Международной научно-практической конференции; 21–23 ноября 2016 г.; Москва, Россия. Москва: Московский государственный университет; 2016. с. 228–230. EDN: XRRALL.
- Куркин ВА. Фенилпропаноиды как важнейшая группа биологически активных соединений лекарственных растений. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015;12:1338–1342.
- Чмелёва СИ, Кучер ЕН, Соловей ЯН. Адаптогенное действие препарата «Циркон» на рост и развитие злаковых культур, районированных в республике. В: Кузнецов ВВ, редактор. Фундаментальные и прикладные проблемы современной биологии растений. Сборник материалов Всероссийской научной конференции с международным участием и школы для молодых ученых, посвященной 125-летию Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева. Москва: Институт физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН; 2015. с. 718–722.
- Малеванная НН, Пермитина ГВ. Регуляторы роста растений на природной основе с использованием последних достижений российской науки. Гавриш. 2005;1:19–22.
- Николаева ТН, Лапшин ПВ, Загоскина НВ. Метод определения суммарного содержания фенольных соединений в растительных экстрактах с реактивом Фолина – Дениса и реактивом Фолина – Чокальтеу: модификация и сравнение. Химия растительного сырья. 2021;2:291–299. DOI: 10.14258/jcprm.2021028250.
- Бубенчикова ВН, Левченко ВН. Разработка и валидация методики количественного определения суммы гидроксикоричных кислот в траве хондриллы ситниковидной. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2015;16:168–173.
- Тринеева ОВ. Методы определения антиоксидантной активности объектов растительного и синтетического происхождения в фармации (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017;4:180–197.
- Мерзляк МН. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки. Москва: ВИНИТИ; 1989. 168 c. (Итоги науки и техники; том 6).
- Heath RL, Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplast. I. Kinetics and stoichicmetry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics. 1968;125(1):189–198. DOI: 10.1016/0003-9861(68)90654-1.
- Рокицкий ПФ. Биологическая статистика. 2-е издание. Минск: Вышэйшая школа; 1973. 320 c.
- Briggs WR, Christie JM. Phototropins 1 and 2 versatile plant blue-light receptors. Trends in Plant Science. 2002;7(5):204–210. DOI: 10.1016/s1360-1385(02)02245-8.
- Курганова ЛН. Перекисное окисление липидов – одна из возможных компонент быстрой реакции на стресс. Вестник Нижегородского университета имени Н. И. Лобачевского. Серия: Биология. 2001;3:74–76.
- Panchuk I, Pyrizhok R, Volkov R. Engineering of new plants cultivars with improved abiotic stress tolerance. Annals of the Stefan cel Mare University of Suceava. 2007;6:25–35.
- Доманская ИН, Артемчук ЯН, Гордиенко СС. Активность фотосинтетических мембран в инфицированных Fusarium oxysporum растениях огурца (Cucumis sativus L.) при разной доле синего светодиодного освещения. Весці Нацыянальнай aкадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. 2025;70(2):95–107. DOI: 10.29235/1029-8940-2025-70-2-95-107.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Experimental Biology and Biotechnology

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
The authors who are published in this journal agree to the following:
- The authors retain copyright on the work and provide the journal with the right of first publication of the work on condition of license Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- The authors retain the right to enter into certain contractual agreements relating to the non-exclusive distribution of the published version of the work (e.g. post it on the institutional repository, publication in the book), with the reference to its original publication in this journal.
- The authors have the right to post their work on the Internet (e.g. on the institutional store or personal website) prior to and during the review process, conducted by the journal, as this may lead to a productive discussion and a large number of references to this work. (See The Effect of Open Access.)










