Preview

Овощи России

Расширенный поиск

Содержание пигментов и вторичных метаболитов в листьях базилика (Ocimum basilicum L. and O. × citriodorum) в условиях светокультуры

https://doi.org/10.18619/2072-9146-2025-6-159-168

Аннотация

   Актуальность. Светодиодное освещение позволяет управлять биосинтезом первичных и вторичных метаболитов, повышая пищевую и фармакологическую ценность растений. Базилик – ценная эфиромасличная культура с высоким содержанием биологически активных соединений. При этом малоизученными остаются вопросы, связанные с регулированием спектрального состава светодиодов для направленной стимуляции роста и биосинтеза конкретных компонентов.

   Материалы и методы. Исследовано влияние четырёх LED-режимов (Синий: Белый: Красный: Розовый, %: 25:70:25:25; 50:80:25:50; 50:60:50:25; 50:70:25:25; Плотность фотонного потока 126–149 мкмоль/0,5 м 2/с) на базилик разных хемотипов: «цитральный» (O. × citriodorum Vis. Каприз), «линалоольный» (Ocimum basilicum L. Лучано), «метилциннаматный» (Ocimum basilicum L. № 232/21). Спектрофотометрически определяли содержание хлорофиллов, каротиноидов, фенольных соединений (ФС) и флавонолов. Путем гидродистилляции получали эфирное масло, компонентный состав которого анализировали методом газовой хроматографии с масс-селективным детектированием. Статистическая обработка – двухфакторный анализ ANOVA (тест Тьюки, p < 0,05).

   Результаты. Содержание хлорофиллов и каротиноидов у сорта Каприз выше в вариантах, в которых содержание ФС, в том числе флавонолов, наименьшее, и наоборот, у растений сорта Лучано содержание фотосинтетических пигментов выше в тех вариантах, где у сорта Каприз и образца № 232/21 наблюдалось их снижение. Наименее заметны изменения в накоплении ФС у образца № 232/21, эфирное масло которого на 87 % состоит из фенилпропаноидного компонента метилциннамата. Наиболее чувствительными к стрессу оказались растения сорта Каприз, а наиболее устойчив – образец № 232/21.

   Заключение. Режим 50:60:50:25 способствовал увеличению количества фотосинтетических пигментов, тогда как 50:70:25:25 стимулировал накопление ФС через активацию фенилпропаноидного пути из-за фотоокислительного стресса. Предложенные LED-режимы позволяют направленно модулировать биохимический профиль базилика, обеспечивая либо высокую антиоксидантную активность, либо максимальный выход эфирного масла.

Об авторах

Д. С. Аникина
Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»
Россия

Дарья Сергеевна Аникина, аспирант, м. н. с.

кафедра химии; группа агробиотехнологии

119071; 127434; Москва

Scopus ID: 59217774700; Researcher ID: OMM-0876-2025



А. В. Широкова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр овощеводства» (ФГБНУ ФНЦО)
Россия

Анна Владимировна Широкова, кандидат биол. наук, старший научный сотрудник

лаборатория генетики и цитологии

143072; ул. Селекционная, д. 14; Московская область;
Одинцовский район; ВНИИССОК

Scopus ID: 57205044017; Researcher ID: JNR-8828-2023



А. Б. Шевкунов
Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук»
Россия

Андрей Борисович Шевкунов, младший научный сотрудник

группа агробиотехнологии

119071; Москва



В. Л. Дмитриева
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»
Россия

Валерия Львовна Дмитриева, заведующий лабораторией

кафедра химии

127434; Москва

Scopus ID: 58671853300; ResearcherID: OVY-0447-2025



А. О. Ружицкий
Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук»
Россия

Александр Олегович Ружицкий, ведущий специалист

119071; Москва

Scopus ID: 57216808650; Researcher ID: HOC-5362-2023



Л. Б. Дмитриев
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»
Россия

Лев Борисович Дмитриев, к. х. н., профессор

кафедра химии

127434; Москва

Scopus ID: 57219278823; ResearcherID: OXA-7967-2025



А. В. Жевнеров
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»
Россия

Алексей Валерьевич Жевнеров, кандидат хим. наук, доцент

кафедра химии

127434; Москва

Scopus ID: 15081849000; Researcher ID: J-4346-2013



В. Е. Радина
Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук»
Россия

Валерия Евгеньевна Радина, инженер

группа агробиотехнологии

119071; Москва



С. А. Джатдоева
Федеральное государственное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук»
Россия

Софья Арсеновна Джатдоева, кандидат биол. наук, старший научный сотрудник, руководитель группы

группа агробиотехнологии

119071; Москва

Scopus ID: 56049088200; Researcher ID: H-9438-2014



Список литературы

1. Appolloni E., Pennisi G., Zauli I., Carotti L., Paucek I., Quaini S., et al. Beyond Vegetables: Effects of Indoor LED Light on Specialized Metabolite Biosynthesis in Medicinal and Aromatic Plants, Edible Flowers, and Microgreens. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2022;102(2):472–487. doi: 10.1002/jsfa.11513

2. Livadariu O., Maximilian C., Rahmanifar B., Cornea C.P. LED Technology Applied to Plant Development for Promoting the Accumulation of Bioactive Compounds: A Review Plants. 2023;12(5):1075. doi: 10.3390/plants12051075

3. Yan Z., Li X., Li Z., Song J., Dou H., Yang Y., et al. How to Utilize Far-Red Photons Effectively: Substitution or Supplementation with Photosynthetically Active Radiation? A Case Study of Greenhouse Lettuce. BMC Plant Biology. 2025;25(1):228. doi: 10.1186/s12870-025-06205-6.

4. Kim D., Son J.E. Adding Far-Red to Red, Blue Supplemental Light-Emitting Diode Interlighting Improved Sweet Pepper Yield but Attenuated Carotenoid Content. Frontiers in Plant Science. 2022;13:938199. doi: 10.3389/fpls.2022.938199

5. Hereman S. Paxton’s Botanical Dictionary. London: Bradbury, Evans & Co.; 1868.

6. Dudai N., Nitzan N., Gonda I. Ocimum basilicum L. (Basil). In: Novak J., Blüthner W.-D., editors. Medicinal, Aromatic and Stimulant Plants. Cham: Springer, 2020;377–406. doi: 10.1007/978-3-030-38792-1

7. Jakovljević D., Skrzypek E., Stanković M., Warchoł M. Phytochemical Diversity and Biological Activity of Basil (Ocimum L.) Secondary Metabolites Produced In Vitro. In: Kumar N., Singh R.S. Biosynthesis of Bioactive Compounds in Medicinal and Aromatic Plants. Cham: Springer, 2023;369–398. doi: 10.1007/978-3-031-35221-8

8. Ivanova T., Bosseva Y., Chervenkov M., Dimitrova D. Sweet Basil between the Soul and the Table – Transformation of Traditional Knowledge on Ocimum basilicum L. in Bulgaria. Plants. 2023;12(15):2771. DOI: 10.3390/plants12152771.

9. Gajula D., Verghese M., Boateng J., Walker L.T., Shackelford L., Mentreddy S.R., et al. Determination of Total Phenolics, Flavonoids and Antioxidant and Chemopreventive Potential of Basil (Ocimum basilicum L. and Ocimum tenuiflorum L.). International Journal of Cancer Research. 2009;5(4):130–143. doi: 10.3923/ijcr.2009.130.143

10. Romano R., de Luca L., Aiello A., Pagano R., di Pierro P., Pizzolongo F., et al. Basil (Ocimum basilicum L.) Leaves as a Source of Bioactive Compounds. Foods. 2022;11(20):3212. doi: 10.3390/foods11203212

11. da Silva W.M.F., Kringel D.H., de Souza E.J.D., da Rosa Z.E., Dias A.R.G. Basil Essential Oil: Methods of Extraction, Chemical Composition, Biological Activities, and Food Applications. Food and Bioprocess Technology. 2022;15(10):1–27. doi: 10.1007/s11947-021-02690-3

12. Kuldeep D., Sharun K., Gugjoo M.B., Tiwari R., Alagawany M., Yatoo M.I., et al. A Comprehensive Review on Chemical Profile and Pharmacological Activities of Ocimum Basilicum. Food Reviews International. 2021;39(1):119–147. doi: 10.1080/87559129.2021.1900230

13. Salam U., Ullah S., Tang Z.-H., Elateeq A.A., Khan Y., Khan J., et al. Plant Metabolomics: An Overview of the Role of Primary and Secondary Metabolites against Different Environmental Stress Factors. Life. 2023;13(3):706. doi: 10.3390/life13030706

14. Nguyen T.N.P., Sung J. Light Spectral-Ranged Specific Metabolisms of Plant Pigments. Metabolites. 2025;15(1):1. doi: 10.3390/metabo15010001

15. Lichtenthaler H.K., Babani F. Light Adaptation and Senescence of the Photosynthetic Apparatus. Changes in Pigment Composition, Chlorophyll Fluorescence Parameters and Photosynthetic Activity. In: Papageorgiou G.C., Govindjee, editors. Chlorophyll a Fluorescence. Advances in Photosynthesis and Respiration. Dordrecht: Springer, 2004;19:713–736. doi: 10.1007/978-1-4020-3218-9_28

16. Loi M., Villani A., Paciolla F., Mulè G., Paciolla C. Challenges and Opportunities of Light-Emitting Diode (LED) as Key to Modulate Antioxidant Compounds in Plants. A Review. Antioxidants. 2021;10(1):42. doi: 10.3390/antiox10010042

17. Shirokova A.V., Dzhatdoeva S.A., Ruzhitskiy A.O., Belopukhov S.L., Dmitrieva V.L., Luneva V.E., et al. Treasures Induced by Narrow-Spectrum: Volatile Phenylpropanoid and Terpene Compounds in Leaves of Lemon Basil (Ocimum × citriodorum Vis.), Sweet Basil (O. basilicum L.) and Bush Basil (O. minimum L.) Under Artificial Light City Farm Conditions. Plants. 2025;14(3),403. doi: 10.3390/plants 14030403

18. Harborne J.B. Phytochemical Methods: A Guide to Modern Techniques of Plant Analysis. 2<sup>nd</sup> ed. London: Chapman and Hall; 1984.

19. Fokou J.B.H., Dongmo P.M.J., Boyom F.F. Essential Oil’s Chemical Composition and Pharmacological Properties. In: El-Shemy H.A., editor. Essential Oils – Oils of Nature. IntechOpen; 2020. doi: 10.5772/intechopen.86573.

20. Grayer R.G., Kite G.C., Goldstone F.J., Bryan S.E., Paton A., Putievsky E. Infraspecifc Taxonomy and Essential Oil Chemotypes in Basil, Ocimum basilicum. Phytochemistry. 1996;43(5):1033–1039. doi: 10.1016/S0031-9422(96)00429-3

21. Carovic-Stanko K., Orlic S., Politeo O., Strikic F., Kolak I., Milos M., et al. Composition and Antibacterial Activities of Essential Oils of Seven Ocimum Taxa. Food Chemistry. 2010;119(1):196–201. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.06.010

22. Muráriková A., Ťažký A., Neugebauerová J., Planková A., Jampílek J., Mučaji P., et al. Characterization of Essential Oil Composition in Different Basil Species and Pot Cultures by a GC-MS Method. Molecules. 2017;22(7):1221. doi: 10.3390/molecules22071221

23. Marin-Recinos M.F., Pucker B. Genetic Factors Explaining Anthocyanin Pigmentation Differences. BMC Plant Biology. 2024;24(1):627. doi: 10.1186/s12870-024-05316-w

24. Tabbert J.M., Riewe D., Schulz H., Krähmer A. Facing Energy Limitations – Approaches to Increase Basil (Ocimum basilicum L.) Growth and Quality by Different Increasing Light Intensities Emitted by a Broadband LED Light Spectrum (400-780 nm). Frontiers in Plant Science. 2022;13:1055352. doi: 10.3389/fpls.2022.1055352

25. Rihan H.Z., Aljafer N., Jbara M., McCallum L., Lengger S., Fuller M.P. The Impact of LED Lighting Spectra in a Plant Factory on the Growth, Physiological Traits and Essential Oil Content of Lemon Balm (Melissa officinalis). Plants. 2022;11(3):342. doi: 10.3390/plants11030342

26. Kelly N., Oehler M.A., O’Brien R., Park E., Bai J., Fonseca J.M., et al. Supplemental Light Differentially Regulates Indoor-Grown Basil (Ocimum basilicum) Growth, Volatile Compounds, and Sensory Attributes]. Horticulturae. 2025;11(8):963. doi: 10.3390/horticulturae11080963

27. Chu H.T.T., Vu T.N., Dinh T.T.T., Do P.T., Tien T.Q., Tong Q.C., et al. Optimization of Supplemental LED Spectral Quality and Light Dose for Enhancing Biomass and Essential Oil Yield of Ocimum gratissimum L. Under Net House Condition. Molecules. 2025;30(18):3753. doi: 10.3390/molecules30183753

28. Tabbert J.M., Schulz H., Krähmer A. Investigation of LED Light Qualities for Peppermint (Mentha x piperita L.) Cultivation Focusing on Plant Quality and Consumer Safety Aspects. Frontiers in Food Science and Technology. 2022;2:852155. doi: 10.3389/frfst.2022.852155

29. Lichtenthaler H.K., Buschmann C. Extraction of Photosynthetic Tissues: Chlorophylls and carotenoids. In: Current Protocols in Food Analytical Chemistry. Suppl. 1. Unit F4.2.1-F4.2.6. New York: John Wiley; 2001. doi: 10.1002/0471142913.FAF0402S01

30. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and Carotenoids: Pigments of Photosynthetic Biomembranes. Methods in Enzymology. 1987;148:350–382. doi: 10.1016/0076-6879(87)48036-1

31. Lichtenthaler H.K., Buschmann C. Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV-VIS. In: Current Protocols in Food Analytical Chemistry. Suppl. 1. Unit F4.3.1-F 4.3.8. New York: John Wiley; 2001. doi: 10.1002/0471142913.faf0403s01

32. Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R. Determinations of Total Carotenoids and Chlorophylls a and b of Leaf Extracts in Different Solvents. Biochemical Society Transactions. 1983;11:591–592. doi: 10.1042/bst0110591

33. Zeković, Z., Pintać, D., Majkić, T., Vidović, S., Mimica-Dukić, N., Teslić, N., et al. Utilization of Sage by-Products as Raw Material for Antioxidantsrecovery – Ultrasound Versus Microwave-Assisted Extraction. Industrial Crops and Products. 2017;99:49–59. doi: 10.1016/j.indcrop.2017.01.028

34. Larsen D.H., Li H., Shrestha S., Verdonk J.C., Nicole C.C.S., Marcelis L.F.M., et al. Lack of Blue Light Regulation of Antioxidants and Chilling Tolerance in Basil. Frontiers in plant science. 2022;13:852654. doi: 10.3389/fpls.2022.852654

35. Singleton V.L., Orthofer R., Lamuela-Raventós R.M. Analysis of Total Phenols and Other Oxidation Substrates and Antioxidants by Means of Folin-Ciocalteu Reagent. Methods in Enzymology. 1999;299:152–178. doi: 10.1016/S0076-6879(99)99017-1

36. Bernatoniene J., Cizauskaite U., Ivanauskas L., Jakstas V., Kalveniene Z., Kopustinskiene D.M. Novel Approaches to Optimize Extraction Processes of Ursolic, Oleanolic and Rosmarinic Acids from Rosmarinus officinalis Leaves. Industrial Crops and Products. 2016;84:72–79, doi: 10.1016/j.indcrop.2016.01.031

37. Pękal A., Pyrzynska K. Evaluation of Aluminium Complexation Reaction for Flavonoid Content Assay. Food Analytical Methods. 2014;7:1776–1782. doi: 10.1007/s12161-014-9814-x

38. da Silva L.A., Pezzini B.R., Soares L. Spectrophotometric Determination of the Total Flavonoid Content in Ocimum basilicum L. (Lamiaceae) Leaves. Pharmacognosy Magazine. 2015;11(41):96–101. doi: 10.4103/0973-1296.149721

39. Kivimäenpä M., Mofikoya A., Abd El-Raheem A.M., Riikonen J., Julkunen-Tiitto R., Holopainen J.K. Alteration in Light Spectra Causes Opposite Responses in Volatile Phenylpropanoids and Terpenoids Compared with Phenolic Acids in Sweet Basil (Ocimum basilicum) Leaves. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2022;70(39):12287–12296. doi: 10.1021/acs.jafc.2c03309

40. Lobiuc A., Vasilache V., Oroian M., Stoleru T., Burducea M., Pintilie O., et al. Blue and Red LED Illumination Improves Growth and Bioactive Compounds Contents in Acyanic and Cyanic Ocimum basilicum L. Microgreens. Molecules. 2017;22(12):2111. doi: 10.3390/molecules22122111

41. Fayezizadeh M.R., Ansari N.A., Sourestani M.M., Fujita M., Hasanuzzaman M. Management of Secondary Metabolite Synthesis and Biomass in Basil (Ocimum basilicum L.) Microgreens Using Different Continuous-Spectrum LED Lights. Plants. 2024;13(10):1394. doi: 10.3390/plants13101394

42. Loconsole D., Cocetta G., Santoro P., Ferrante A. Optimization of LED Lighting and Quality Evaluation of Romaine Lettuce Grown in An Innovative Indoor Cultivation System. Sustainability. 2019;11(3):841. doi: 10.3390/su11030841

43. Kong Y., Nemali K. Blue and Far-Red Light Affect Area and Number of Individual Leaves to Influence Vegetative Growth and Pigment Synthesis in Lettuce. Frontiers in Plant Science. 2021;12:667407. doi: 10.3389/fpls.2021.667407

44. Stetsenko L.A., Pashkovsky P.P., Voloshin R.A., Kreslavski V.D., Kuznetsov V.V., Allakhverdiev S.I. Role of Anthocyanin and Carotenoids in the Adaptation of the Photosynthetic Apparatus of Purple- and Green-Leaved Cultivars of Sweet Basil (Ocimum basilicum) to High-Intensity Light. Photosynthetica. 2020;58(4):890-901. doi: 10.32615/ps.2020.048

45. Ali A., Santoro P., Mori J., Ferrante A., Cocetta G. Intermittent UV-B Irradiation Optimizes Secondary Metabolite Production and Growth in Red Rubin Basil. Theoretical and Experimental Plant Physiology. 2025;37:23. doi: 10.1007/s40626-025-00365-4

46. Ahmed A.F., Attia F.A., Liu Z., Li C., Wei J., Kang W. Antioxidant Activity and Total Phenolic Content of Essential Oils and Extracts of Sweet Basil (Ocimum basilicum L.) Plants. Food Science and Human Wellness. 2019;8(3):299-305. doi: 10.1016/j.fshw.2019.07.004


Рецензия

Для цитирования:


Аникина Д.С., Широкова А.В., Шевкунов А.Б., Дмитриева В.Л., Ружицкий А.О., Дмитриев Л.Б., Жевнеров А.В., Радина В.Е., Джатдоева С.А. Содержание пигментов и вторичных метаболитов в листьях базилика (Ocimum basilicum L. and O. × citriodorum) в условиях светокультуры. Овощи России. 2025;(6):159-168. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2025-6-159-168

For citation:


Anikina D.S., Shirokova A.V., Shevkunov A.B., Dmitrieva V.L., Ruzhitskiy A.O., Dmitriev L.B., Zhevnerov A.V., Radina V.E., Dzhatdoeva S.A. Content of pigments and secondary metabolites in basil leaves (Ocimum basilicum L. and O. × citriodorum) under light culture conditions. Vegetable crops of Russia. 2025;(6):159-168. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2025-6-159-168

Просмотров: 308

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-9146 (Print)
ISSN 2618-7132 (Online)