Окислительный статус здоровых и инфицированных грибом Fusarium oxysporum растений огурца Cucumis sativus L. при разных соотношениях синего света в полноспектральных композициях LED-освещения

Авторы

  • Ирина Николаевна Доманская Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Людмила Федоровна Кабашникова Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Любовь Валерьевна Пашкевич Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Яна Николаевна Артемчук Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Ольга Викторовна Молчан Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

Cucumis sativus L., Fusarium oxysporum, фенольные соединения, гидроксикоричные кислоты, перекисное окисление липидов, антирадикальная активность
Поддерживающие организации
Работа выполнена в рамках государственной программы научных исследований «Биотехнологии-2» на 2021–2025 гг. (подпрограмма «Молекулярные и клеточные биотехнологии – 2»).

Аннотация

Исследовано влияние синего света (СС) на окислительный статус здоровых и инфицированных грибным патогеном Fusarium oxysporum растений огурца. Установлено, что воздействие патогенного гриба на растения огурца проявляется в усилении синтеза вторичных метаболитов – фенольных соединений, включая гидроксикоричные кислоты. Зарегистрировано высокое содержание полифенолов в здоровых листьях огурца, выращенных при длительном и коротком освещении с долей СС 20 % в полноспектральных LED-композициях, а также в образцах, сформировавшихся при коротком освещении с долей СС 60 %. В растениях, культивированных при длительном освещении в режимах белого света и 60 % СС, по сравнению с контрольными образцами инфицирование грибом F. oxysporum вызвало усиление синтеза полифенолов в 2,3 и 5,0 раза соответственно. Разные режимы полноспектрального LED-освещения с варьируемым соотношением СС и продолжительностью действия отличаются по своему влиянию на реализацию иммунного ответа в листьях огурца при фузариозном увядании: интенсивность перекисного окисления липидов усиливалась только при коротком пребывании растений на LED-освещении. Использование длительного LED-освещения с высокой долей СС (60 %) привело к значительному увеличению в инфицированных листьях огурца антирадикальной активности и содержания вторичных метаболитов, что свидетельствует об активации системы антиоксидантной защиты в качестве адаптационного механизма защиты от фитопатогена.

Биографии авторов

  • Ирина Николаевна Доманская, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

    кандидат биологических наук, доцент; старший научный сотрудник лаборатории прикладной биофизики и биохимии

  • Людмила Федоровна Кабашникова, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

    доктор биологических наук, член-корреспондент НАН Беларуси, доцент; заведующий лабораторией прикладной биофизики и биохимии

  • Любовь Валерьевна Пашкевич, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

    кандидат биологических наук; старший научный сотрудник лаборатории прикладной биофизики и биохимии

  • Яна Николаевна Артемчук, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

    младший научный сотрудник лаборатории прикладной биофизики и биохимии

  • 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 водного обмена и фотосинтеза растений

Библиографические ссылки

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Запрометов МН. Фенольные соединения, распространение, метаболизм и функции в растениях. Москва: Наука; 1993. 272 с.
  12. 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.
  13. Dixon RA, Paiva NL. Stress-induced phenylpropanoid metabolism. Plant Cell. 1995;7(7):1085–1097. DOI: 10.1105/tpc.7.7.1085.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. Куркин ВА. Фенилпропаноиды как важнейшая группа биологически активных соединений лекарственных растений. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015;12:1338–1342.
  19. 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.
  20. Малеванная НН, Пермитина ГВ. Регуляторы роста растений на природной основе с использованием последних достижений российской науки. Гавриш. 2005;1:19–22.
  21. 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.
  22. 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.
  23. Тринеева ОВ. Методы определения антиоксидантной активности объектов растительного и синтетического происхождения в фармации (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017;4:180–197.
  24. Мерзляк МН. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки. Москва: ВИНИТИ; 1989. 168 c. (Итоги науки и техники; том 6).
  25. 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.
  26. Рокицкий ПФ. Биологическая статистика. 2-е издание. Минск: Вышэйшая школа; 1973. 320 c.
  27. 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.
  28. 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.
  29. 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.
  30. 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.

Загрузки

Опубликован

2026-02-17

Выпуск

№ 3 (2025): Экспериментальная биология и биотехнология

Раздел

Физиология и клеточная биология

Лицензия

Copyright (c) 2026 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

Доманская, И. Н., Кабашникова, Л. Ф., Пашкевич, Л. В., Артемчук, Я. Н., & Молчан, О. В. (2026). Окислительный статус здоровых и инфицированных грибом Fusarium oxysporum растений огурца Cucumis sativus L. при разных соотношениях синего света в полноспектральных композициях LED-освещения. Экспериментальная биология и биотехнология, 3, 16-25. https://doi.org/10.33581/2957-5060-2025-3-%p