Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2021. 10(1):69-74
Article first published online: 11 DEC 2020 | DOI: 10.17581/bp.2021.10102
In vitro potato plantlet development under different polychromatic LED spectra and dynamic illumination
Olga V. Nakonechnaya1
,
Evgeniy P. Subbotin2 ,
Olga V. Grishchenko1 ,
Irina V. Gafitskaya1 ,
Irina Yu. Orlovskaya1 ,
Alexander S. Kholin2 ,
Dariya O. Goltsova2 ,
Natalia I. Subbotina2 ,
Victor P. Bulgakov1 &
Yuri N. Kulchin2 1 Federal Scientific Center of the East Asia Terrestrial Biodiversity FEB RAS, Vladivostok, Russia
2 Institute of Automation and Control Processes FEB RAS, Vladivostok, Russia
We studied growth of potato plantlets of two cultivars under different constant polychromatic light-emitting diodes (LEDs) and dynamic lighting with the spectrum modifications during growth. Light sources constructed by us were sunbox SB, red-green-blue RGB, and full spectrum FS, red-blue. White luminescent lamps were used as control light. Dynamic lighting was achieved by transferring groups of plantlets from one box to another. Red/green/blue portions in the light sources were (in percents): 39R/39G/22B for SB, 63R/21G/16B for RGB, 74R/8G/18B for FS, and 22R/49G/29B for control. PPFD was set at 45 μmol/m2 s. Morphometric measurements were made 14 and 28 days after planting. Plantlets developed differently from initial stages. Cultivar 'Red Scarlett' appeared to be more susceptible to different lighting than 'Innovator'. Light variations RGB and RGB-SB were the most favorable for plantlet development. This is the first report on the dynamic lighting application for growing potato plantlets.
Наконечная О.В., Субботин Е.П., Грищенко О.В., Гафицкая И.В., Орловская И.Ю., Холин А.С., Гольцова Д.О., Субботина Н.И., Булгаков В.П., Кульчин Ю.Н. Развитие микрорастений картофеля in vitro под различными полихромными СД спектрами и динамическим освещением. Мы исследовали развитие микрорастений картофеля двух сортов под различными постоянными полихромными светодиодными (СД) спектрами и динамическим освещением с изменением спектра в процессе роста. Нами были сконструированы следующие источники освещения: солнечный бокс SB, красно-зелено-синий RGB, и полный спектр FS, красно-синий. В качестве контрольного света использовались белые люминесцентные лампы. Динамическое освещение достигалось путем переноса группы микрорастений из одного бокса в другой. Доля красного/зеленого/синего спектров в источниках света была (в процентах): 39R/39G/22B для SB, 63R/21G/16B для RGB, 74R/8G/18B для FS и 22R/49G/29B для контроля. PPFD был установлен на уровне 45 мкмоль/м2 с. Морфометрические измерения проводили через 14 и 28 дней от начала эксперимента. Микрорастения развивались по-разному с самых начальных стадий эксперимента. Сорт 'Red Scarlett' оказался более восприимчивым к изменению освещения, чем 'Innovator'. Варианты освещения RGB и RGB-SB оказались наиболее благоприятными для развития микрорастеий картофеля. Это первое сообщение о применении динамического освещения для выращивания микрорастений картофеля.
Keywords: Solanum tuberosum, artificial light, different spectra, light emitting diodes, in vitro, micropropagation, cultivar, cultivation, картофель, искусственный свет, разные спектры, светодиоды, микроклональное размножение, сорт, выращивание
References
Aksenova, N.P., T.N. Konstantinova & T.N. Chaflakhyan 1989. Morphogenetic effects of blue and red light during exposure of overground and underground organs of potato in culture in vitro. Dolkady Akademii Nauk SSSR 305:508-512. [Аксенова Н.П., Константинова Т.Н., Чайлохян М.Х. 1989. Морфогенетический эффект синего и красного света при освещении надземных и подземных органов картофеля в культуре in vitro // Доклады Академии наук. Т. 305, № 2. С. 508-512].
Anisimov, B.V. & V.S. Chugunov 2014. Innovative scheme of original potato seed production. Kartofel' i ovoshchi 6: 25-27 (in Russian). [Анисимов Б.В., Чугунов В.С. 2014. Инновационная схема оригинального семеноводства картофеля // Картофель и овощи. № 6. С. 25-27].
Gafitskaya, I. V., O.V. Nakonechnaya, O.V. Grishchenko, V.P. Bulgakov, Y.N. Zhuravlev, E.P. Subbotin & Y.N. Kulchin 2019. Growth of Solanum tuberosum plantlets in vitro under LED light sources. In: Asia-Pacific Conference on Fundamental Problems of Opto-and Microelectronics (Y.N. Kulchin, R.V. Romashko & J.-C. Jiang, eds), 2017 11024:110240E. International Society for Optics and Photonics, Taipei. CrossRef
Kim, H.H., G.D. Goins, R.M. Wheeler & J.C. Sager 2004. Green-light supplementation for enhanced lettuce growth under red- and bluelight-emitting diodes. HortScience 39: 1617-1622. CrossRef
Ma, X., Y. Wang, M. Liu, J. Xu & Z. Xu 2015. Effects of green and red lights on the growth and morphogenesis of potato (Solanum tuberosum L.) plantlets in vitro. Scientific Horticulture 190:104-109. CrossRef
Murashige, T. & F. Skoog 1962. A revised medium for rapid growth and bio-assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum 15(3):473-497. CrossRef
Nakonechnaya, O.V., I.V. Gafitskaya, E.V. Burkovskaya, Y.A. Khrolenko, O.V. Grishchenko, Y.N. Zhuravlev, E.P. Subbotin & Y.N. Kulchin 2019. Effect of light intensity on the morphogenesis of Stevia rebaudiana under in vitro conditions. Russian Journal of Plant Physiology 66(4):656-663. CrossRef
Nakonechnaya, O.V., O.V. Grishchenko, Y.A. Khrolenko, V.P. Bulgakov, E.V. Burkovskaya, V.P. Grigorchuk, N.A. Prokuda, A.S. Kholin, I.V. Gafitskaya, A.V. Micheeva, I.Yu. Orlovskaya, M.L. Burdukovskii, E.P. Subbotin & Y.N. Kulchin 2021. Influence of LED lighting on morphogenesis, content of ascorbic acid, P, K, CA in Eruca sativa plants. Russian Journal of Plant Physiology 68(2): in press.
Seabrook, J.E. 2005. Light effects on the growth and morphogenesis of potato (Solanum tuberosum) in vitro: a review. American journal of potato research 82(5):353-367. CrossRef
Seabrook, J.E.A. & L.K. Douglass 1998. Prevention of stem growth inhibition and alleviation of intumescence formation in potato planflets in vitro by yellow filters. American Journal of Potato Research 75:219-224. CrossRef
Wang, Y. & K. Folta 2013. Contributions of green light to plant growth and development. American Journal of Botany 100(1):70-78. CrossRef
|
|