Essential oils content in sage medicinal plants as affected by artificial light spectral composition

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Relevance. Sage is a valuable medicinal plant. To obtain ecologically safe products on the background of environmental pollution, as well as climatic zoning restrictions in outdoor cultivation, cultivation of plants can be organized in the controlled environment with artificial lighting. In this case, application of the light-emitting diodes (LEDs) and high-pressure sodium (HPS) lamps requires the development of special light-growing regimes ("light recipes").

The aim of the research. To study the effects of different spectral composition on the qualitative and quantitative composition of sage essential oil components to optimize its cultivation in the controlled environment.

Material and methods. Plants of common sage (Salvia officinalis L.) variety Kubanets were grown in a vegetative experiment under controlled conditions with artificial lighting in the absence of natural light. HPS lamp (reference treatment), white LEDs, as well as narrow-band LEDs with radiation in red and blue regions of PAR were used in the experiment. The amount and component composition of the essential oil in the plant biomass were studied by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).

Results. Evaluation of the qualitative and quantitative composition of sage extractive substances showed significant differences in the dynamics of component accumulation during the observation period. Thus, the content of 1,8-cineole increased from day 58 to day 110, and the content of α- and β-tuon decreased (exception: the treatment with red light). The content of camphor from day 58 to 110 decreased under all sources of irradiation.

Conclusions. The qualitative and quantitative composition of the target essential oil components depends not only on the age of sage plants, but also depends on the spectral composition of light sources. Along with high operating and economic indicators of LEDs (long life, low heat dissipation, reduced energy costs per unit of biomass), it allows to increase the profitability of the basil cropping in the controlled environment, in particular - when growing in vertical farms.

Толық мәтін

##article.viewOnOriginalSite##

Авторлар туралы

A. Ivanitskikh

Federal Scientific Agroengineering Center VIM

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: alinena@yandex.ru

Junior Research Scientist

Ресей, Moscow

I. Tarakanov

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: alinena@yandex.ru

Dr.Sc. (Biol.), Professor, Department of Plant Physiology, Institute of Agrobiotechnologies

Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Abu-Darwish M., Cabral C., Ferreira I., Gonçalves M., Cavaleiro C., Cruz M., Al-bdour T., Salgueiro L. Essential Oil of Common Sage (Salvia officinalis L.) from Jordan: Assessment of Safety in Mammalian Cells and Its Antifungal and Anti-Inflammatory Potential. Biomed Res Int. 2013.
  2. Perry N., Anderson R., Brennan N., Douglas M., Heaney A., McGimpsey J., Smallfield B. Essential oils from Dalmatian sage (Salvia officinalis L.): variations among individuals, plant parts, seasons, and sites. Agric Food Chem. 1999; 47(5): 2048–2054.
  3. Croteau R., Karp F. Biosynthesis of monoterpenes: partial purification and characterization of 1,8-cineole synthetase from Salvia officinalis. Arch Biochem Biophys. 1977; 179(1): 257–265.
  4. Croteau R., Karp F. Biosynthesis of monoterpenes: hydrolysis of bornyl pyrophosphate, an essential step in camphor biosynthesis, and hydrolysis of geranyl pyrophosphate, the acyclic precursor of camphor, by enzymes from sage (Salvia officinalis). Arch Biochem Biophys. 1979; 198(2): 523–532.
  5. Croteau R., Karp F. Biosynthesis of monoterpenes: preliminary characterization of bornyl pyrophosphate synthetase from sage (Salvia officinalis) and demonstration that Geranyl pyrophosphate is the preferred substrate for cyclization. Arch Biochem Biophys. 1979 б; 198(2): 512–522.
  6. Figueiredo A., Barroso J., Pedro L., Scheffer J. Factors affecting secondary metabolite production in plants: volatile components and essential oils. Flavour and Fragrance Journal. 2008; 23(4): 213–226.
  7. Li Y., Craker Lyle E., Potter T. Effect of light level on essential oil production of Sage (Salvia officinalis) and Thyme (Thymus vulgaris). Acta Horticulturae. 1996; 426: 419–426.
  8. Burbott A., Loomis W. Effects of light and temperature on the monoterpenes of peppermint. Plant Physiol. 1967; 42(1): 20–28.
  9. Kovalenko N. A., Supichenko G. N., Leont'ev V.N., Shutova A.G., Kulinchek A.I. Komponentnyj sostav jefirnogo masla Salvia officinalis L. iz rastitel'nogo syr'ja Respubliki Belarus'. Trudy BGTU. Serija IV. Himija, tehnologija organicheskih veshhestv i bio-tehnologija. 2010: 34–38 (in Russ.).
  10. Grausgruber-Groger S., Schmiderer C., Steinborn R., Novak J. Seasonal influence on gene expression of monoterpene synthases in Salvia officinalis (Lamiaceae). Journal of Plant Physiology. 2012; 169(4): 353–9.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Fig. 1. Spectra of optical radiation of the irradiators used in the experiment: a – LLD, b – SDb, c – SDk+s, d – SDk

Жүктеу (151KB)
3. Fig. 2. Sage plants of the Kubanets variety at the age of 58 days in the cultivation options: 1 - SDK, 3 - NLVD, 4 - SDB, 5 - SDK + s

Жүктеу (295KB)
4. Fig. 3. Chromatogram with the release times of components of the essential oil of sage officinalis grown under irradiation with SDK + s at the age of 110 days: 4.411 - α-pinene, 4.625 - camphene, 5.011 - β-pinene, 5.135 - β-myrcene, 5.723 - limonene, 5.775 - 1,8-cineol (eucalyptol), 6.592 - linalool, 6.873 - α-thujone, 7.028 - β-thujone, 7.474 - camphor, 7.765 - borneol, 9.451 - bornyl acetate, 9.732 - pinocarviol acetate, 10.211 - bourbonene, 11. 316 - caryophyllene , 11.479 - veridiflorol, 11.680 - humulene, 11.753 - eicosan, 12.785 - silinene, 13.334 - hexadecane (internal standard), 13.460 - humulene oxide

Жүктеу (57KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».