Факультет хімії, біології і біотехнології, Кафедра ботаніки та екології
Розробка способів підвищення продуктивності рослин і грибів за допомогою led лазерних систем

Склад наукової групи: Керівник проєкту д.б.н., доц. Приседський Ю. Г., Відповідальний виконавець ст.викл. Решетник К.С. Виконавці складових частин: асист. Куцевол А.К., асист. Кудлаєв Р.Ю., лаборант Юськов Д.С., лаборант Клочанюк В.В.

Загальна інформація про наукову групу, що реадізує проект

Наукова група працює з 2014 року. Співробітникти проводять вивчення дії LED лазерних систем на ростові процеси базідіальних грибів, сільськогосподарських та лікарських рослин з метою підвищення їхньої продуктивності та поліпшення якості продукції. Ведеться вивчення механізмів стимулювання ростових процесів рослин і грибів.


Короткий опис проекту

Мета проєкту – розробити способи підвищення показників урожайності та адаптивних можливостей сільськогосподарських рослин шляхом передпосівної обробки насіння за допомогою LED лазерних систем, впровадити методики інтенсифікації ростових процесів їстівних штамів базидієвих грибів та ксилотрофів – продуцентів біологічно активних речовин за допомогою лазерного опромінення посівного міцелію.

Завдання, над вирішення яких працює група:

  • вивчити вплив комбінованого монохроматичного опромінення за допомогою LED лазерних систем (635 нм, 532 нм та 405 нм) на початкові етапи росту деяких видів сільськогосподарських, лікарських та декоративних рослин;
  • вивчити вплив опромінення насіння на мітотичну активність верхівкових меристем дослідних рослин;
  • дослідити динаміку росту та продуктивності рослин, вирощуваних з опроміненого насіння,
  • визначити деякі біохімічні показники рослин, вирощуваних з опроміненого за допомогою LED лазерних систем;
  • встановити оптимальні умови опромінення насіння різних культур за допомогою побудови статистичних моделей;
  • опрацювати шляхи практичного застосування отриманих результатів для підвищення продуктивності сільськогосподарських та лікарських рослин.
  • вивчити вплив різних спектрів лазерного опромінення на швидкість росту, накопичення біомаси та плодоношення промислових штамів їстівних грибів;
  • дослідити можливість підвищення біосинтетичних показників ксилотрофних базидієвих грибів – продуцентів ферментів антиоксидантної природи шляхом лазерного опромінення;
  • розробити методики інтенсифікації накопичення біомаси та біосинтетичної активності ксилотрофних макроміцетів – продуцентів каротиноїдів;
  • визначити можливість підвищення адаптивних властивостей лікарських макроміцетів під впливом лазерного опромінення.

Найбільш вагомі досягнуті результати

Встановлено, що опромінення червоним (635 нм) та синім (45 нм) лазером вірогідно підвищує енергію проростання насіння зернових, олійних та овочевих рослин на 0,6–51,2 % порівняно з рослинами, вирощуваними з неопроміненого насіння. У всіх вивчених нами зернових рослин встановлений позитивний вплив опромінення на вміст хлорофілу a і хлорофілу b. Також, суттєво збільшувалася висота надземних частин рослин та розвиток кореневих систем. Польові дослідження показали, що передпосівна обробка червоним та синів когерентним монохроматичним світлом насіння кукурудзи мала високу ефективність. Так, опромінення насіння синім світлом протягом 5 сек. сприяло збільшенню маси початків на 148,2 %, а комплексне опромінення (вар. 6 та 8) вели до збільшення маси початків на 372−44,4 %.

Проведені дослідження також дали змогу встановити, що найефективніший спосіб стимулювання процесів росту гливи звичайної полягає в застосуванні лазерного опромінення міцелію зеленим LED лазером протягом 10 с. За цих умов збільшення швидкості росту міцелію становило 38,3%. Суттєво зросла кількість примордіїв, що вело до підвищення врожаю плодоносних тіл гливи звичайної.


Сфера застосування результатів

Результати проведених експериментальних досліджень розширюють фундаментальні знання про механізми фотоактивації фізіологічних процесів рослинних та грибних організмів для їх подальшого практичного використання у сільському господарстві, мікології та біотехнології. На основі практичного досвіду будуть розроблені комплексні методи фотостимуляції насіння сільськогосподарських рослин, готові до впровадження у виробництво; способи опромінення вегетативного міцелію для оптимізованого культивування штамів базидієвих грибів – продуцентів оксидоредуктазних ферментів та каротиноїдів; методи стимуляції ростових показників нових високопродуктивних культур їстівних грибів.


Наявне обладнання

Для реалізаці проєкту одним із ключових елементів обладнання є установка для опромінення монохроматичним світлом за допомогою LED лазерів, яка була розроблена співробітниками кафедри ботаніки та екології, а саме в.о. завідувача кафедри Приседським Ю.Г., ст. викладачем кафедри Решетник К.С. та лаборантом кафедри Юськовим Д.С. самостійно (рис. 1). Також для реалізації проєкту необхідний автоклав, термостат, холодильник, рН-метр, спектрофотометр – все вищезазначене обладнання є в наявності.

Рисунок 1. Установка для опромінення монохроматичним світлом за допомогою LED лазерів.


Найбільш вагомі публікації про розробку

  1. Решетник К.С., Приседський Ю.Г. Спосіб стимулювання росту дикаріотичного міцелію їстівного гриба гливи звичайної (Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm): пат. 124287 Україна. № u 201712431, від 14.12.2017, МПК (2018.01), Бюл.№ 6, від 26.03.2018.
  2. Решетник К.С., Приседський Ю.Г. Деклараційний патент України на корисну модель №124286. Спосіб стимулювання росту лікарського гриба Schizophyllum Commune Заявка № u 201712427, від 14.12.2017, МПК (2018.01), Бюл.№ 6, від 26.03.2018.
  3. Решетник К.С., Приседський Ю.Г. Деклараційний патент України на корисну модель №124612. Спосіб стимулювання початкових етапів росту лікарського гриба Schizophyllum Commune Заявка № u 201712432, від 14.12.2017, МПК (2017.01), Бюл.№ 7, від 10.04.2018.
  4. Решетник К.С., Приседський Ю.Г. Деклараційний патент України на корисну модель №124610. Спосіб стимулювання росту їстівного гриба гливи звичайної (Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm). Заявка № u 201712425, від 14.12.2017, МПК (2018.01), Бюл.№ 7, від 10.04.2018.
  5. Приседський Ю.Г., Лагунова А.А., Гутянська С.С. Спосіб прискорення початкових етапів розвику сільськогосподарських рослин: пат.114566 Україна, №u201609844; опубл.10.03.2017, Бюл.№ 5.
  6. Приседський Ю.Г., Лагунова А.А., Гутянська С.С. Спосіб стимулювання початкових етапів розвику корневих систеи сільськогосподарських рослин: пат.114882 Україна, №u201609821; опубл.27.03.2017, Бюл.№ 6.
  7. Решетник К.С., Приседський Ю.Г., Юськов Д.С. Деклараційний патент України на корисну модель № 877419. Спосіб інтенсифікації ростових параметрів вищого базидіального гриба Flammulina velutipes. Заявка № u201811990, від 03.12.2018, МПК A01G 18/40 (2018.01), Бюл.№ 7, від 09.04.2019.
  8. Решетник К.С., Юськов Д.С. Деклараційний патент України на корисну модель № 996219. Спосіб підвищення активності антиоксидантної системи базидіоміцета Pleurotus ostreatus. Заявка № u201812553, від 17.12.2018, МПК A01G 18/40 (2018.01), Бюл.№ 7, від 09.04.2019.

 Статті в іноземних рецензованих журналах, що індексуються Web of Science

  1. Reshetnyk K., Prysedsky Yu., Yuskov D. The influence of laser irradiation on the development of vegetative micelium Pleurotus ostreatus. 2019. Vol.65, No.4. Р. 243–250.

Статті у закордонних наукових виданнях, включених до інших міжнародних наукометричних баз даних

  1. Reshetnyk K., Yuskov D. Modification of peroxidase activity of some stains of basidiomycota under the influence of laser radiation. The scientific heritage. Biological Sciences. 2019. Vol.39, No 1. С. 12–14.
  2. ReshetnykK., YuskovD., Levytska D., Senyk N., Some xylotrophic mushrooms of the Podil’s region. The scientific heritage. Biological Sciences. 2019. Vol.40, No 2. С. 17–20.

Статті у наукових фахових виданнях України

  1. РешетникК. С., Юськов Д. С. Каталазна активність макроміцета Pleurotus ostreatus (Jacq. Fr) P. Kumm за дії лазерного опромінення. SciencеRise: Biological Science. Vol. 1, No 16. С. 30–36.
  2. РешетникК. С. Культивування Pleurotus оstreatus (Jacq.:Fr.) Kumm. за дії лазерного опромінення. Вісник Харківського національного університету. Серія біологічна. № 33 (2). С.71–83.
  3. РешетникК. С., Юськов Д. С. Вплив лазерного опромінення на каталазну активнсть базидіоміцета Flammulina velutipes (Curt.: Fr.) Sing. Вісник Львівського університету. Серія біологічна. №. 81. С. 3–11.
  4. Решетник К. С. Вплив LED лазерів на ростові процеси макроміцета Flammulina velutipes (Curt.:Fr.) Sing.. Наукові доповіді НУБіП України. Серія біологічна. Вип. 81(5). С.1–8.
  5. Гутянська С.С.. Приседський Ю.Г. Вплив лазерного опромінення насіння на ростові процеси та вміст пігментів у проростках олійних культур. Наукові доповіді НУБІП України. 2017. № 2 (66)
  6. Нішенко Л.В.. Приседський Ю.Г. Вплив лазерного опромінення насіння на ростові показники та вміст хлорофілів у робінії звичайної за умов забруднення ґрунту сполуками сірки та фтору. Наукові доповіді НУБІП України. 2017. № 1 (65).

Контакти:

Керівник проєкту д.б.н., доц. Приседський Ю. Г.

Тел. +380977503811; ел. адреса: yu.prysedskyi@donnu.edu.ua

Відповідальний виконавець проєкту ст.викл. Решетник К.С.

Тел. +380969515529; ел. адреса: k.reshetnyk@donnu.edu.ua