Международная команда экспертов из Республики Корея, Бангладеш и США провела работу по определению лучших светодиодных спектров для круглогодичного выращивания семенного безвирусного картофеля в контролируемых условиях.
Картофель является наиболее широко потребляемым овощем в мире и важным источником углеводов, пищевых волокон и калия для человека, выращивается во многих странах. Однако, в процессе выращивания растения картофеля подвержены вирусным инфекциям и другим заболеваниям, что в последующем приводит к ухудшению состояния растений и снижению общей урожайности культуры. Высокоурожайное выращивание картофеля зависит от использования безвирусного семенного картофеля.
Получение и последующее микроразмножение in vitro безвирусных всходов картофеля приводит к получению семенных клубней высокого качества, обеспечивая очищенный семенной материал. При этом выход безвирусных семенных клубней можно значительно увеличить, производя их круглогодично в контролируемых условиях со светодиодным освещением.
Особенности светодиодного света (его спектр, интенсивность и фотопериод) являются важными элементами, регулирующими фотосинтез, обмен веществ и морфогенез проростков картофеля при выращивании в условиях in vitro, а также in vivo. Спектр света относится к основным элементам окружающей среды для роста и развития растений картофеля. Он не только производит энергию для фотосинтеза, но и сигнализирует о физиологических функциях. Таким образом, регулируя светодиодное освещение в закрытых условиях, можно контролировать и продуктивность растений.
Профессор Ён-Сок Лим из Национального университета Канвондо, селекционер и автор сорта «Счастливый король» (также называемый «Объединение» и N-198) предоставил для экспериментов картофель.
Материнское растение размножали с помощью процессов in vitro при искусственном белом светодиодном освещении (Bisol LED Light Co., Ltd., Сеул, Республика Корея) с плотностью фотосинтетического потока фотонов (PPFD) 100 мкмольм -2 с -1 в асептической среде в пластиковом культуральном сосуде (8 см × 12 см), где использовали 10 проростков на сосуд в течение 30 дней. Фотопериод, относительная влажность (RH) и комнатная температура для выращивания in vitro составляли 16/8 (день/ночь), 70% и 25 °C.
Безвирусные всходы картофеля были пересажены в стальную камерную конструкцию размером 80 см × 60 см × 80 см, оборудованную крытым оборудованием. черной шторой с различными комбинациями светодиодных светильников.
30-дневные саженцы были пересажены в почву коммерческих субстратов в пластиковые горшки высотой и диаметром 12 см × 10 см, которые поместили помещен в стальную световую камеру. Плотность потока фотосинтетических фотонов и продолжительность помещения в камеру составляли 300 моль -2 с -1 и 16 часов (с 6:00 до 22:00) соответственно, при этом растение росло до сбора урожая.
Клубнеобразование картофеля анализировали при шести различных спектральных комбинациях светодиодного света с интенсивностью излучения 300 моль м -2 с -1, при этом естественный свет считался контрольной обработкой.
Фотография растения картофеля, выращенного под разными спектрами светодиодов: ( L1 ) — красный70 + синий30; ( L2 ) — красный70 + синий20 + белый10; ( L3 ) — красный70 + синий20 + зеленый10; ( L4 ) — красный70 + синий20 + дальний красный10; ( L5 ) — красный60 + синий20 + зеленый10 + белый10; ( L6 ) — красный60 + синий20 + дальний красный10 + белый10; ( L7 ) — естественный свет.
Результаты показали, что обработка L2 (красный70 + синий20 + белый10) увеличила высоту растений, количество ветвей и накопление биомассы, в то время как фотосинтетические пигменты и фотосинтетическая активность значительно увеличились в обработке L5 (красный60 + синий20 + зеленый10 + белый10).
Более высокое содержание гибберелловой кислоты было зафиксировано в группе L1 (красный70 + синий30), а обработка светодиодами по рецепту L2 (красный70 + синий20 + белый10) и L4 (красный70 + синий20 + дальний красный10) значительно увеличила количество и размер клубней (>1 г, <1 г). Эти эффекты наблюдались наряду с увеличением высоты растений, количества ветвей, биомассы растений с умеренными уровнями гибберелловой кислоты, фотосинтетических пигментов и активности.
С другой стороны, в L5 наблюдалось большее количество клубней меньшего размера, тогда как в L2 и L4 (красный70 + синий20 + дальний красный10) наблюдалось большее количество клубней среднего размера.
После комплексной оценки фотоморфологических, физиологических показателей и показателей клубнеобразования было установлено, что спектральные составы, полученные в результате обработки L4, а затем L2, были наиболее благоприятными для клубнеобразования семенного картофеля.
В заключение авторы работы отмечают, что высокая доля красного и синего света, а также белого и дальнего красного света увеличивает высоту растений, количество ветвей, биомассу растений и производство клубней малого и среднего размера. С другой стороны, включение зеленого света с красным и синим увеличивало содержание хлорофилла, фотосинтез и расширение листьев, а также способствовало образованию клубней меньшего размера.
По статье группы авторов (личных условиях Хафизура Рахмана, Джахирул Ислам, Умма Хабиба Муму, Пён Рёль Рю, Юнг-Дэ Лим, Обьедул Калам Азад, Ын Джу Чеонг, Ён-Сок Лим), опубликованной в журнале Horticulturae 2024 на портале www.mdpi.com. Фото принадлежит группе указанных авторов.