Базилик душистый (Ocimum basilicum L.) является объектом многочисленных исследований, поскольку, помимо своих гастрономических функций, он обладает полезными свойствами для профилактики инсульта, а недавно учёные продемонстрировали его противораковые свойства.
Культура Мертензии приморской (Mertensia maritima L. Gray.), полученная в ФНЦ Биоразнообразия, - продуцент розмариновой кислоты. Розмариновая кислота улучшает когнитивные функции и может предотвращать развитие болезни Альцгеймера.
Дальневосточные физики и биологи изучили оптимальные условия роста, которые могут обеспечить экономически эффективное выращивание базилика и культуры мертензии. Для базилика исследователи рассмотрели влияние сочетания состава почвы и условий освещения на рост и биохимические характеристики растения. Было установлено, что использование красного света в сочетании с удобрением «Кристалон» значительно увеличивает биосинтез ключевых соединений, таких как розмариновая кислота, антоцианы и др.
Работа с клеточными культурами позволяет увидеть влияние света на клеточном уровне. Также культуры растений являются удобным источником фармакологически значимых соединений. Коллектив исследовал воздействие монохроматического синего, красного и зеленого света с интенсивностями 100 и 300 мкмоль•м−2•с−1.
К.б.н. Галина Николаевна Веремейчик, заведующая лабораторией фундаментальной и прикладной биофотоники:
«В ходе эксперимента мы использовали светодиодные лампы с интенсивностью 300 мкмоль м−2с−1, которые излучали тёплый белый, зелёный, красный и комбинацию синего с красным света. Растения выращивались в различных условиях освещения на почве с добавлением удобрений, включая "Цион" и "Кристалон". Установлено, что добавление "Кристалона" в почву значительно способствовало росту как надземных, так и корневых частей базилика, но приводило к снижению содержания вторичных метаболитов. Интересно, что использование красного и комбинации синего с красным света привело к двукратному увеличению выработки розмариновой кислоты и антоцианов. Однако максимальная продуктивность этих веществ наблюдалась при использовании только красного света и "Кристалона", причём их содержание было более чем в восемь раз выше, чем у необработанных растений. На содержание розмариновой кислоты в культуре мертензии положительный эффект оказали как красный, так и зеленый свет с интенсивностью 300 мкмоль•м−2•с−1, при этом эффект зеленого света обеспечивал увеличение содержания розмариновой кислоты в три раза».
Эксперимент проводился на базе двух лабораторий ДВО РАН: Института автоматики и процессов управления и Института биоразнообразия. Исследователь комментирует:
«Эксперименты проходили в несколько этапов. Для базилика мы сначала выращивали растения в почве под воздействием освещения, снимали ростовые параметры, собирали и сушили листья и корни в ИАПУ, а затем анализировали образцы в ФНЦ Биоразнообразия. Клеточные культуры же были получены в ФНЦ Биоразнообразия, после их обрабатывали светом в ИАПУ и перемещали на сушку, взвешивание и анализ в ФНЦ Биоразнообразия».
Результаты эксперимента вносят значимый вклад в развитие аграрного сектора. Учёные продемонстрировали, что при масштабном выращивании базилика необходимо учитывать два ключевых аспекта. Во-первых, улучшение роста растений за счёт добавок в почву может привести к снижению содержания в них биоактивных фитохимических веществ. Во-вторых, эту проблему можно решить путём корректировки параметров освещения.
Также показано, что использование света может повысить продуктивность культур растений-продуцентов фармакологических соединений при их длительном промышленном культивировании.
Работы выполнены в рамках Госзадания ИАПУ ДВО РАН FWFW-2024-0004 и за счет гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на реализацию крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития (идентификатор 075–15-2024–540)
Исследования опубликованы в журналах MDPI Horticulture: https://www.mdpi.com/2311-7524/10/12/1295 и Springer Plant Cell, Tissue and Organ Culture https://link.springer.com/article/10.1007/s11240-024-02926-y.
Источник информации: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН
Источник фото: Сердюкова Д.Е. / ИАПУ ДВО РАН
