Zinc (Zn) is a fundamental micronutrient for plants’ metabolism, but in high concentrations, it is toxic. In this study, we investigated the physiological response of white mustard (Sinapis alba L. cv. Belgia) plants to the Zn excess concentrations (50, 100, and 150 mg kg⁻¹) in the substrate. The results showed that sand Zn concentration of 50 mg kg⁻¹ did not affect the physiological parameters of plants, despite to the high Zn accumulation in shoots. The growth, biomass accumulation, photosynthesis rate, and pigment amount were inhibited at Zn concentrations of 100 and 150 mg kg⁻¹ in substrate. A slight increase in malondialdehyde (MDA) was also observed at zinc concentrations (100 and 150 mg kg⁻¹) without changes in membrane permeability, which is partly connectedtoan increase in the proline content. The results suggested that white mustard tolerates Zn excess impact. S. alba is able to grow on Zn-contaminated substrates along with significant Zn accumulation in shoots, which supports its high potential for phytoremediation of Zn-polluted agricultural soils. It is also possible to propose the following recycling of white mustard plants for Zn fortification feedstuff.

Under the conditions of a growing experiment, the authors studied the effect of zinc at concentrations of 5 (control), 50, 100, and 150 mg/kg substrate on growth, the intensity of lipid peroxidation (LPO), and the activity of the components of the antioxidant system in Brassica juncea L. (Сzern.) variety Slavyanka and Sinapis alba L. cultivar Belgium plants. Some differences and similarities were found in the AOS response of the studied species to an excess of zinc in the root environment. Thus, there were no changes in the intensity of lipid peroxidation in B. juncea under the influence of zinc in high concentrations, despite the high content of the metal in the roots and shoots. At the same time, even in the presence of metal at a concentration of 50 mg/kg substrate, an increase in the activity of guaiacol peroxidase (GPX) and catalase was observed. In S. alba at high concentrations of zinc in the substrate, the metal content in the shoots was higher than in B. juncea. At the same time, the content of malondialdehyde noticeably increased, despite the increased activity of superoxide dismutase and GPX. In both studied plant species, an increase in the zinc concentration in the substrate to 50 mg/kg and above led to an increase in the level of proline, while the content of carotenoids decreased. Considering that, in the studied concentrations, the metal had a less strong negative effect on shoot growth in B. juncea compared with S. alba, it was concluded that plants of this species are more resistant to excess zinc in the root environment.

Изучена динамика содержания транскриптов aнтиапоптотического гена BI-1 у растений озимой пшеницы (Triticium aestivum L.) сорта Московская 39 при воздействии низких (4 и –2 °С) и высоких (37 и 43 °С) закаливающих и повреждающих температур. Показано, что под влиянием низкой закаливающей температуры (4 °С) происходит постепенное повышение холодоустойчивости листьев проростков, сопровождающееся в начальный период накоплением транскриптов гена BI-1. При повреждающей температуре (–2 °С) холодоустойчивость клеток и уровень мРНК гена BI-1, напротив, снижаются. Воздействие высокой закаливающей температуры (37 °С) приводило к повышению теплоустойчивости проростков вплоть до окончания эксперимента (третьи сутки). Cодержание транскриптов гена BI-1 в листьях при этом значительно возрастало уже в начальный период теплового воздействия, а в дальнейшем сохранялось практически неизменным. При действии на проростки высокой повреждающей температуры (43 °С) первоначально происходил быстрый рост их теплоустойчивости и многократное повышение содержания транскриптов гена BI-1 в листьях, которые затем сменялись резким снижением этих показателей. На основании анализа холодо- и теплоустойчивости, а также уровня транскриптов гена BI-1 в клетках листьев пшеницы сделан вывод, что разные по интенсивности и характеру воздействия на растения (закаливающее и повреждающее) низкие и высокие температуры вызывают неодинаковые как в количественном, так и в качественном отношении изменения не только в их устойчивости, но и сопровождаются различными изменениями в экспрессии гена антиапоптотического белка BI-1.

Исследовано влияние высоких концентраций цинка на рост побега горчицы белой (Sinapis alba) и горчицы сарептской (Brassica juncea). Согласно данным литературы, B. juncea является гипеаккумулятором цинка и накапливает металл в высоких концентрациях в надземных органах. В отличие от этого, S. alba относится к так называемым исключателям, и задерживает цинк в большей степени в корнях. Известно, что оба вида способны произрастать на загрязненных цинком почвах, однако данные об устойчивости растений к высоким концентрациям этого металла, в том числе на уровне физиологических процессов, противоречивы. В условиях лабораторного опыта изучено влияние цинка в концентрациях 5 (контроль), 25, 50, 100, 150 и 200 мг/кг субстрата на ряд показателей роста побега у S. alba сорт Радуга и B. juncea сорт Славянка. Исследования показали, что воздействие цинка на рост побега зависит от концентрации металла в корнеобитаемой среде, а также вида растений. Так, у S. alba цинк в концентрации 25 и 50 мг/кг субстрата оказывал стимулирующее действие на изученные параметры роста, более высокие концентрации металла (100–200 мг/кг субстрата) приводили к их снижению. У B. juncea уже при концентрации металла 50 мг/кг субстрата уменьшались высота побега и площадь листьев и по мере увеличения концентрации негативный эффект усиливался. Предполагается, что более сильное отрицательное воздействие цинка в высоких концентрациях на рост побега B. juncea, как гипераккумулятора, по сравнению с S. alba , связан с бóльшим содержанием металла в его надземных органах. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования изученных сортов S. alba и B. juncea в фиторемедиации загрязненных цинком территорий.

На недельных проростках пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Московская 39 изучали влияние высоких закаливающих (33° и 37°С) и повреждающей (43°С) температур на динамику теплоустойчивости клеток листьев и экспрессию генов белков теплового шока (БТШ). Показано, что под влиянием температур 33 и 37°С теплоустойчивость клеток листьев постепенно возрастала, достигая максимума через 2 и 3 суток, соответственно. Действие на проростки температуры 43°С первоначально также вызывало быстрый рост устойчивости клеток к прогреву, но который затем сменялся ее резким снижением. Повышение теплоустойчивости проростков во всех случаях сопровождалось изменением уровня экспрессии генов высокомолекулярных и низкомолекулярных БТШ: TaHSP70, TaHSP90, TaHSP16,9 и TaHSP19. При этом уровень их экспрессии зависел как от интенсивности, действующей на растении температуры и экспозиции, так и от принадлежности БТШ к определенному семейству белков. В частности, в начальный период действия температур 33, 37, 43°С отмечено накопление транскриптов генов TaHSP70, TaHSP90 и TaHSP16,9 тогда как при более длительном тепловом воздействии – транскриптов генов TaHSP16,9 TaHSP19. На основании полученных данных сделан вывод, что рост устойчивости клеток листьев пшеницы в начальный период действия высоких закаливающих и повреждающих температур связан с увеличением транскрипционной активности генов, кодирующих БТШ. Однако их соотносительный вклад в устойчивость может варьировать в зависимости от интенсивности и продолжительности высокотемпературного воздействия, а также от принадлежности к тому или иному семейству БТШ.

Borage, fenugreek and sunflower microgreens were grown under light-dark cycle of 7/4/9/4 h (7 h light (10 a.m. - 5 p.m.) /4 h darkness (5 p.m. - 9 p.m.) /9 h light (9 p.m. -6 a.m.) /4 h darkness (6. a.m.-10 a.m.)), selected taking into account electricity tariffs during periods of peak, semi-peak loads and the night zone. The results show that this lighting strategy can reduce the cost of electricity by 14-32% compared to a conventional photoperiod of 16/8 h and increase the efficiency of energy use by increasing yield (for fenugreek and sunflower, yield exceeded the control by 10 and 14%) and plant quality. In terms of a number of parameters (activity of antioxidant enzymes, content of carotenoids, flavonoids, ascorbic acid and proline), the experimental plants were superior to the control ones, which increases the nutritional value of microgreens used as a functional product for healthy nutrition.