en   uk  
ISSN 2308-7099
Фізіологія рослин і генетика
 
 
Фізіологія рослин і генетика 2023, том 55, № 2, 163-176, doi: https://doi.org/10.15407/frg2023.02.163

Вплив альгiнiту на рiст та бiоактивнiсть рослин салату в умовах in vitro

Матвєєва Н.1, Дуплій В.1,2, Богданович Т.1, Возар Л.3, Ковар П.3, Гріц П.3, Бріндза Я.3

  1. Iнститут клітинної біології та генетичної інженерії Національної академії наук України 03143 Київ, вул. Академіка Заболотного, 148
  2. Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України 03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
  3. Словацький аграрний університет у Нітрі 94976 Нітра, Трієда Андрея Глінку, 2, Словацька Республіка

Використання біостимуляторів, які покращують ріст рослин та підвищують їхню стійкість до несприятливих чинників середовища, є важливою стратегією виробників сільськогосподарської продукції. Гірська порода альгініт, що містить комплекс сполук природного походження, є одним з таких біостимуляторів. Продукт ALGEXr-2, екстракт із природного подрібненого альгініту, був створений в Iнституті агрономічних наук факультету агробіології та харчових ресурсів Словацького аграрного університету в Нітрі. У нашій роботі використовували 1 %-й розчин ALGEXr-2, яким одноразово, по 10, 20 та 30 мкл, підживлювали рослини Lactuca sativa L. сорту Кучерявець одеський, що вирощували in vitro. Визначали масу коренів і пагонів, а також вміст флавоноїдів й антиоксидантну активність. Встановлено позитивний вплив добавляння екстракту з альгініту на ріст рослин салату в умовах in vitro, а також здатність цього розчину підвищувати вміст флавоноїдів у екстрактах з цих рослин та рівень антиоксидантної активності. Добавляння альгініту не впливало на ріст коренів, однак збільшувало масу пагонів у 1,5—1,9 раза. У рослинах, які культивували на середовищі з добавлянням екстракту з альгініту, вміст флавоноїдів був значно вищим, ніж у контролі. Зокрема, питомий вміст флавоноїдів у коренях і пагонах контрольних рослин ста­новив 3,08±0,37 та 3,04±0,05 мг РЕ/г сирої речовини. Водночас вміст сполук у коренях дослідних рослин був у 2,04—2,12 раза більшим, ніж у контролі. Питомий вміст флавоноїдів у пагонах перевищував цей показник у контролі відповідно у 1,68—2,27 раза залежно від кількості доданого екстракту альгініту. Регресійно-кореляційний аналіз показав високий ступінь лінійної залежності (R2 = 0,78) антиоксидантної активності екстрактів салату за параметром еквівалентної концентрації (EC50) від питомого вмісту флавоноїдів у цих екстрактах. Проведення досліджень у стерильних умовах дало змогу уникнути впливу ґрунтової мікрофлори на ріст рослин і дії альгініту на мікроорганізми. Отримані результати можуть бу­ти використані для розроблення технології обробки рослин салату екстрактом з альгініту як біостимулятором рослин з метою підвищення їхньої харчової цінності.

Ключові слова: Lactuca sativa L., альгініт, ріст, флавоноїди, антиоксидантна активність

Фізіологія рослин і генетика
2023, том 55, № 2, 163-176

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Drobek, M., Frąc, M. & Cybulska, J. (2019). Plant Biostimulants: Importance of the Quality and Yield of Horticultural Crops and the Improvement of Plant Tolerance to Abiotic Stress—A Review. Agronomy, 9, No. 6, pp. 335. https://doi.org/10.3390/AGRONOMY9060335

2. Khan, W., Rayirath, U.P., Subramanian, S., Jithesh, M.N., Rayorath, P., Hodges, D.M., Critchley, A.T., Craigie, J.S., Norrie, J. & Prithiviraj, B. (2009). Seaweed Extracts as Biostimulants of Plant Growth and Development. Journal of Plant Growth Regulation, 28, No. 4, pp. 386-399. https://doi.org/10.1007/s00344-009-9103-x

3. Craigie, J.S. (2011). Seaweed extract stimuli in plant science and agriculture. Journal of Applied Phycology, 23, No. 3, pp. 371-393. https://doi.org/10.1007/s10811-010-9560-4

4. Canellas, L.P., Olivares, F.L., Okorokova-Façanha, A.L. & Façanha, A.R. (2002). Humic Acids Isolated from Earthworm Compost Enhance Root Elongation, Lateral Root Emergence, and Plasma Membrane H+-ATPase Activity in Maize Roots. Plant Physiology, 130, No. 4, pp. 1951-1957. https://doi.org/10.1104/pp.007088

5. Nardi, S., Pizzeghello, D., Muscolo, A. & Vianello, A. (2002). Physiological effects of humic substances on higher plants. Soil Biology and Biochemistry, 34, No. 11, pp. 1527-1536. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(02)00174-8

6. Trevisan, S., Francioso, O., Quaggiotti, S. & Nardi, S. (2010). Humic substances biological activity at the plant-soil interface. Plant Signaling & Behavior, 5, No. 6, pp. 635-643. https://doi.org/10.4161/psb.5.6.11211

7. Ampong, K., Thilakaranthna, M.S. & Gorim, L.Y. (2022). Understanding the Role of Humic Acids on Crop Performance and Soil Health. Frontiers in Agronomy, 4, pp. 10. https://doi.org/10.3389/fagro.2022.848621

8. Gedeon, S., Ioannou, A., Balestrini, R., Fotopoulos, V. & Antoniou, C. (2022). Application of Biostimulants in Tomato Plants (Solanum lycopersicum) to Enhance Plant Growth and Salt Stress Tolerance. Plants, 11, No. 22, pp. 3082. https://doi.org/10.3390/plants11223082

9. Chen, Y., Clapp, C.E. & Magen, H. (2004). Mechanisms of plant growth stimulation by humic substances: The role of organo-iron complexes. Soil Science and Plant Nutrition, 50, No. 7, pp. 1089-1095. https://doi.org/10.1080/00380768.2004.10408579

10. Ullah, A., Munir, S., Badshah, S.L., Khan, N., Ghani, L., Poulson, B.G., Emwas, A.-H. & Jaremko, M. (2020). Important Flavonoids and Their Role as a Therapeutic Agent. Molecules, 25, No. 22, pp. 5243. https://doi.org/10.3390/molecules25225243

11. Machado, V.P. de O., Pacheco, A.C. & Carvalho, M.E.A. (2014). Effect of biostimulant application on production and flavonoid content of marigold (Calendula officinalis L.). Revista Ceres, 61, No. 6, pp. 983-988. https://doi.org/10.1590/0034-737X201461060014

12. Kałużewicz, A., Gąsecka, M. & Spiżewski, T. (2017). Influence of biostimulants on phenolic content in broccoli heads directly after harvest and after storage. Folia Horticulturae, 29, No. 2, pp. 221-230. https://doi.org/10.1515/fhort-2017-0020

13. Giordano, M., El-Nakhel, C., Carillo, P., Colla, G., Graziani, G., Mola, I. Di, Mori, M., Kyriacou, M.C., Rouphael, Y., Soteriou, G.A. & Sabatino, L. (2022). Plant-Derived Biostimulants Differentially Modulate Primary and Secondary Metabolites and Improve the Yield Potential of Red and Green Lettuce Cultivars. Agronomy, 12, No. 6, pp. 1361. https://doi.org/10.3390/agronomy12061361

14. Zuzunaga-Rosas, J., González-Orenga, S., Tofei, A.M., Boscaiu, M., Moreno-Ramón, H., Ibáñez-Asensio, S. & Vicente, O. (2022). Effect of a Biostimulant Based on Polyphenols and Glycine Betaine on Tomato Plants’ Responses to Salt Stress. Agronomy, 12, No. 9, pp. 2142. https://doi.org/10.3390/agronomy12092142

15. Kulich, J., Valko, J. & Obernauer, D. (2001). Perspective Of Exploitation Of Alginit In Plant Nutrition. Journal of Central European Agriculture, 2, No. 34, pp. 199-206.

16. Vass, D., Konečný, V., Elečko, M., Milička, J., Snopková, P., Šucha, V., Kozač, J. & Škrabana, R. (1997). Alginite – a new resource of the Slovak industrial minerals potential. Mineralia Slovaca, 29, No. 1, pp. 1–39.

17. Barančíková, G., Klučáková, M., Madaras, M., Makovníková, M. & Pekař, M. (2003). Comparison of chemical structure of humic acids isolated from various soil types and lignite. Humic Substancesin in the Environment, 3, No. 1/2, pp. 3–8.

18. Brindza, J., Horcinová Sedláčková, V. & Grygorieva, O. (2021). Active effects of less known bituminous rock alginite on the biological processes of Solanum lycopersicum L. Institute of Genetics, Physiology and Plant Protectionpp. 26-29

19. Brindza, J., Vozár, Ľ., Miko, M., Gažo, J., Kovár, P., Sedláčková, V.H. & Grygorieva, O. (2021). Unique Effects of Alginite as a Bituminous Rock on Soil, Water, Plants and Animal Organisms – Review. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, 5, No. 1, pp. 169-184. https://doi.org/10.15414/ainhlq.2021.0016

20. Gömöryová, E., Vass, D., Pichler, V. & Gömöry, D. (2009). Effect of alginite amendment on microbial activity and soil water content in forest soils. Biologia, 64, No. 3, pp. 585-588. https://doi.org/10.2478/s11756-009-0081-z

21. Kropp, A., Unz, S., Beckmann, M., Schmidt, A., Guhl, A.C., Bertau, M., Knoblich, A. & Heide, G. (2021). Regeneration Potential of Alginite for the Depletion of Organic Contaminants from Wastewater. Chemie Ingenieur Technik, 93, No. 3, pp. 447-455. https://doi.org/10.1002/cite.202000099

22. Matvieieva, N., Drobot, K., Duplij, V., Ratushniak, Y., Shakhovsky, A., Kyrpa-Nesmiian, T., Mickevičius, S. & Brindza, J. (2019). Flavonoid content and antioxidant activity of Artemisia vulgaris L. “hairy” roots. Preparative Biochemistry and Biotechnology, 49, No. 1, pp. 82-87. https://doi.org/10.1080/10826068.2018.1536994

23. Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E. & Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Science and Technology, 28, No. 1, pp. 25-30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5

24. Jindo, K., Martim, S.A., Navarro, E.C., Pérez-Alfocea, F., Hernandez, T., Garcia, C., Aguiar, N.O. & Canellas, L.P. (2012). Root growth promotion by humic acids from composted and non-composted urban organic wastes. Plant and Soil, 353, No. 12, pp. 209-220. https://doi.org/10.1007/S11104-011-1024-3

25. Kim, H.-J., Ku, K.-M., Choi, S. & Cardarelli, M. (2019). Vegetal-Derived Biostimulant Enhances Adventitious Rooting in Cuttings of Basil, Tomato, and Chrysanthemum via Brassinosteroid-Mediated Processes. Agronomy, 9, No. 2, pp. 74. https://doi.org/10.3390/AGRONOMY9020074

26. Tužinský, M., Kupka, I., Podrázský, V. & Prknová, H. (2015). Influence of the mineral rock alginite on survival rate and re-growth of selected tree species on agricultural land. Journal of Forest Science, 61, No. 9, pp. 399-405. https://doi.org/10.17221/11/2015-JFS

27. Zhu, K., Zhou, H. & Qian, H. (2006). Antioxidant and free radical-scavenging activities of wheat germ protein hydrolysates (WGPH) prepared with alcalase. Process Biochemistry, 41, No. 6, pp. 1296-1302. https://doi.org/10.1016/J.PROCBIO.2005.12.029

28. Omidbakhshfard, M.A., Sujeeth, N., Gupta, S., Omranian, N., Guinan, K.J., Brotman, Y., Nikoloski, Z., Fernie, A.R., Mueller-Roeber, B. & Gechev, T.S. (2020). A Biostimulant Obtained from the Seaweed Ascophyllum nodosum Protects Arabidopsis thaliana from Severe Oxidative Stress. International Journal of Molecular Sciences, 21, No. 2, pp. 474. https://doi.org/10.3390/IJMS21020474

29. Çimrin, K.M., Türkmen, Ö., Turan, M. & Tuncer, B. (2013). Phosphorus and humic acid application alleviate salinity stress of pepper seedling. African Journal of Biotechnology, 9, No. 36, pp. 5845-5851. https://doi.org/10.4314/ajb.v9i36.

30. Nephali, L., Piater, L.A., Dubery, I.A., Patterson, V., Huyser, J., Burgess, K. & Tugizimana, F. (2020). Biostimulants for Plant Growth and Mitigation of Abiotic Stresses: A Metabolomics Perspective. Metabolites, 10, No. 12, pp. 505. https://doi.org/10.3390/METABO10120505

31. Horčinová Sedláčková, V., Šimková, J., Mňahončáková, E., Hrúzová, M., Kovár, P., Vozár, Ľ. & Hric, P. (2021). Effect of Alginite in the Form of ALGEXr 6 Preparation on the Biomass Formation and Antioxidant Activity of Some Medicinal Plants. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, 5, No. 1 https://doi.org/10.15414/ainhlq.2021.0009

32. Eftimová, J., Petrovič, V. & Vodhanel, V. (2021). Effect of Alginite on Some Antioxidant Indexes in Extracts of Two Variants of Mentha and Their Toxicity. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, 5, No. 2, pp. 315–321. https://doi.org/10.15414/ainhlq.2021.0030