БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.121rus

УДК 635.92:631.543.1:581.14: 631.588.5

 

УСТОЙЧИВОСТЬ РАССАДЫ ДЕКОРАТИВНЫХ РАСТЕНИЙ
К КРАТКОВРЕМЕННОМУ ХОЛОДОВОМУ СТРЕССУ
ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УЗКОСПЕКТРАЛЬНОГО СВЕТА

В.В. КОНДРАТЬЕВА, Т.В. ВОРОНКОВА, Л.С. ОЛЕХНОВИЧ,
Г.Ф. БИДЮКОВА, О.Л. ЕНИНА, О.В. ШЕЛЕПОВА

Узкоспектральный свет светодиодных ламп в сочетание с естественным освещением изменяет направленность и интенсивность метаболических процессов в растении, что позволяет ему адаптироваться к меняющимся условиям внешней среды. В представленной работе мы впервые показали, что досветка узкоспектральным светом позволяет рассаде декоративных растений успешно адаптироваться к холодовому стрессу. Нашей целью было изучение влияния красного (λ = 600 нм) и синего (λ = 400 нм) света от светодиодных панелей ПС-2 (УСС-12) («Фокус», Россия) на жизнеспособность и приживаемость рассады низкорослых сортов тагетиса (Tagetis panula L.) сорта Karmen, львиного зева (Antirrhinum majus nanum L.) сорта Flora shower white и петунии (Petunia hybrida L.) сорта Mambo blue в условиях возвратных весенних заморозков. Контролем были растения, выращенные при естественном освещении. Выбранные для опыта растения часто используются в озеленении населенных пунктов и подвержены воздействию низких положительных и нулевых температур, особенно в первые дни после пересадки в открытый грунт. Эффективность досветки оценивали по декоративному состоянию растений, изменению избирательной проницаемости мембран, содержанию в тканях листьев триггеров каскада протекторных реакций: водорастворимых углеводов, салициловой (СК) и абсцизовой (АБК) кислот, приживаемости растений после пересадки в открытый грунт. Установлено, что досветка красным (КС) и синим (СС) светом способствовала формированию устойчивости рассады к низким положительным температурам. Холодовой стресс вызвал нарушение полупроницаемости клеточных мембран во всех вариантах опыта, но оно было минимальным у растений при досветке КС и СС: выход электролитов снизился по сравнению с контролем у петунии на 51-52 %, у львиного зева — на 9-37 %, у тагетиса — 12-18 %. При досветке после холодового стресса значимо (p ≤ 0,05) снизились выход ионов калия и содержание салициловой кислоты — на 9-14 % (КС) и 21-37 % (СС), возросло содержание моносахаров. После холодового стресса у тагетиса быстро восстанавливался тургор в варианте КС, но в контроле и при использовании СС этот процесс был замедлен, на краях листьев имелись повреждение. Растения львиного зева и петунии при досветке (КС и СС) быстро восстанавливались, у них сохранялся габитус, близкий к исходному, началась бутонизация. У контрольных растений восстановление шло медленнее, их декоративные качества были низкими. После воздействия холодового стресса при пересадке в открытый грунт в варианте КС достигала 100 %, у львиного зева — 85-90 %, в случае СС у тагетиса — 70 %, у петунии — 85-90 %. Контрольные растения, выращенные при естественном освещени, после холодового стресса приживались на 60-70 %. Добавление к естественному освещению узкоспектрального света при выращивании рассады декоративных растений может быть весьма эффективно и позволит снизить гибель растений от возвратных весенних заморозков.

Ключевые слова: Tagetis panula L., тагетис, сорт Karmen, Antirrhinum majus nanum L., львиный зев, сорт Flora shower white, Petunia hybrida L., петуния, сорт Mambo blue, узкоспектральный свет, холодовой стресс, клеточные мембраны, водорастворимые углеводы, салициловая кислота, абсцизовая кислота.

 

 

THE SPECTRAL LIGHT INFLUENCE ON YOUNG ORNAMENTAL PLANTS’ RESISTANCE TO SHORT-TERM COLD STRESS

V.V. Kondratieva, T.V. Voronkova, L.S. Olekhnovich, G.F. Bidyukova,
O.L. Enina, O.V. Shelepova

LED light sources allow for variations in the spectral composition which makes it possible to evaluate the effect of light with narrow spectral width on plants performance. The combination of such lighting with natural lighting can significantly change the direction and intensity of metabolic processes in plants to adapt to changing environmental conditions. In the present paper, we showed for the first time that additional illumination with narrow-spectrum light allows the seedlings of ornamental plants to successfully adapt to cold stress. The aim of our work was to estimate the effect of red light (600 nm) and blue light (400 nm) from LED panels on adaptation of tagetes (Tagetis panula L.) cultivar Karmen, snapdragon (Antirrhinum majus nanum L.) cultivar Flora shower white and petunias (Petunia hybrida L.) cultivar Mambo blue seedlings to spring frosts when transplanting to open ground. These plants are often used in landscaping settlements and are exposed to low positive and zero temperatures, especially in the first days after transplanting to open ground. The experiment was carried out in a greenhouse (18 °С, humidity 85 %). During thirty days, one third of the plants were additionally red lightened (RL), and one third ones were blue lightened (BL) using Focus MC2 (JCC-12) LED panels (Russia) for 12 hours after the end of daylight hours. A third of the plants were grown under natural light only (C). After the end of the LED illumination period, a half of the plants in each variant were placed in the chamber with 2 °С for 24 hours. The second half plants were control without cooling. The effectiveness of lighting was assessed by the decorative state of plants, the change in the selective permeability of membranes, the content of salicylic and abscisic acids, the triggers of the cascade of protector reactions in the leaf tissues, and the survival of plants transplanted to the open ground. Our experiments showed that additional lightening with blue and red light contributes to seedling resistance to low positive temperatures. In RL- and BL-exposed plants, the leaf turgor was quickly restored, the habitus of plants was preserved, and budding began. In these variants, the cell membrane stabilization was noted, i.e. i.e. an increase in the outlet of potassium ions was two times lower than in the control. The changes of cell membranes was estimated by output of electrolytes from the 0.25 g leaves measured potentiometrically (ITAN, OOO SPE Tom’analit, Russia) with an ion-selective electrode (Elit-031, OOO NIKO ANALIT, Russia). Abscisic acid (ABA) and salicylic acid (SA), the important triggers and tuners of cascade responses to abiotic stress, were determined in a single sample, at the final stage, by isocratic HPLC method (Stayer system, ZAO Aquilon, Russia), with column PR-18 (250/4.6 mm) (Phenomenex, Inc., USA). ABA concentration in leaves of RL-exposed tagetes plants increased 4.4-fold and the SA 3.3-fold compared to the control, and in BL-exposed tagetes only SA content increased 1.4-fold (p ≤ 0.05). After cold exposure, the RL plants restored turgor, while in BL the restoration was slower and the leaf infiltration began. Similar changes were in control. In snapdragons and petunias, blue light also caused a 1.5-fild increase in the SА level in leaves, while red light led to insignificant changes. After cold stress, the RL- and SS-exposed plants of these species quickly recovered, their habitus was almost as in unaffected plants. The control plants recovered more slowly, and their decorativeness was worse. The survival rate of RL plants replanted to open ground was 100 % for tagetes and petunias, and 85-90 % (p ≤ 0.05) for snapdragons. In BL-exposed plants, these indicators were 70 % (p ≤ 0.05) for tagetes and 85-90 % (p ≤ 0.05) for petunias. The rooting of the control plants not exposed to RL or BL and subjected to the cold stress reached 60-70 % (p ≤ 0.05). The physiological and biochemical changes that we identified in the leaves of the seedlings of ornamental plants suggest that spectral light facilitates the modulation of plant metabolism and activates non-specific protective mechanisms aimed at preserving the ionic and redox cell homeostasis. An exposure of growing seedlings of ornamental plants to light with narrow spectral width, in addition to natural light, can be very effective to reduce the loss of re-planted plants from spring frosts.

Keywords: Tagetis panula L., tagetes cv. Karmen, Antirrhinum majus nanum L., snapdragon cv. Flora shower white, Petunia hybrida L., petunias cv. Mambo blue, narrow spectral light, cold stress, cell membranes, water soluble carbohydrates, salicylic acid, abscisic acid, ABA.

 

ФГБНУ Главный ботанический сад
им. Н.В. Цицина РАН,

127276 Россия, г. Москва, Ботаническая ул., 4,
e-mail: lab-physiol@mail.ru ✉, winterness@yandex.ru, shelepova-olga@mail.ru

Поступила в редакцию
10 июля 2018 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML