Preview

Овощи России

Расширенный поиск

Применение наночастиц оксида магния для улучшения продуктивности базилика (Ocimum basilicum L.) в условиях полной светокультуры

https://doi.org/10.18619/2072-9146-2025-6-176-184

Аннотация

   Актуальность. Рост спроса на пряные ароматические культуры способствует развитию их всесезонного производства в условиях полной светокульуры. При выращивании зеленных культур в контролируемых условиях наночастицы оксида магния (MgO-НЧ) имеют большой потенциал применения благодаря своей экологичности и способности стимулировать рост и накопление вторичных метаболитов. Данная работа посвящена определению эффективных концентраций MgO-НЧ для стимулирования роста, фотосинтеза и накопления эфирных масел базилика душистого.

   Материал и методы. Наночастицы оксида Mg размером 6–7 нм, полученные методом лазерной абляции, применялись в виде 3-х внекорневых обработок, проведенных с интервалом 10 дней, начиная с фазы появления первых настоящих листьев у растений базилика душистого сорта Жиголо. Наночастицы использовали в концентрациях 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 500 мг/л. Контрольные растения опрыскивали дистиллированной водой. На 60-й день культивирования измеряли: высоту растений, количество листьев, сырую и сухую массу, общее содержание хлорофилла, антоцианов, эфирных масел.

   Результаты. Обработка базилика растворами наночастиц MgO в концентрациях 100 и 150 мг/л способствовала увеличению количества листьев на 65 и 60 %, сырой массы растений на 55,7 и 83,4 % соответственно. Обработки в концентрации 150 мг/л привели к увеличению высоты растений на 51,6 %. Увеличение сухой массы растений наблюдали во всех вариантах обработок при использовании концентраций от 75 мг/л и более. С применением концентраций 150, 200 и 500 мг/л зафиксировано наибольшее достоверное увеличение сухой массы (на 43, 56 и 37 %) и содержания общего хлорофилла (на 38, 77 и 33 %). Наибольшее накопление эфирных масел (прирост более чем в 2 раза) происходило при обработке 50 мг/л. Изменялся также компонентный состав эфирных масел: наибольшее содержание линалоола отмечалась при 25 мг/л, эвгенола – при 50 мг/л, а эвкалиптола при 75 мг/л.

Об авторах

Н. А. Семенова
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН)
Россия

Наталья Александровна Семенова, кандидат с.-х. наук, старший научный сотрудник

Центр «Биофотоника»

119991; ул. Вавилова, д. 38; Москва

Scopus ID 57220058334; AAS-9393-2021



Д. А. Захаров
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН)
Россия

Дмитрий Алексеевич Захаров, младший научный сотрудник

Центр «Биофотоника

119991; ул. Вавилова, д. 38; Москва

Scopus ID: 58672963900; Researcher ID JNR-9098-2023



Е. В. Степанова
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН)
Россия

Евгения Вячеславовна Степанова, кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

Центр «Биофотоника»

119991; ул. Вавилова, д. 38; Москва

Scopus ID: 7101888840; Researcher ID E-9553-2014



С. Р. Саримова
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН)
Россия

Софья Руслановна Саримова, лаборант

Центр «Биофотоника»

119991; ул. Вавилова, д. 38; Москва



Список литературы

1. Vertical Farming Market Outlook, 2029 [researchandmarkets.com] Research and Markets, 2025 [updated October 2024, cited September 30, 2025]. Available https://www.researchandmarkets.com/reports/6061690/vertical-farming-market-outlook#src-pos-7

2. Anwar F., Alkharfy K.M., Mehmood T., Bakht M.A., Najeeb-ur-Rehman. Variation in Chemical Composition and Effective Antibacterial Potential of Ocimum basilicum L. Essential Oil Harvested from Different Regions of Saudi Arabia. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2021;55:187–193. doi: 10.1007/s11094-021-02384-2

3. Karomatov I.D., Pulatov S.S. The medicinal properties of basil. Biology and integrative medicine. 2016;1:142-155. (In Russ.) https://elibrary.ru/wjavrf

4. Bakhmet M.P., Kas'yanov G.I. Prospects for producing food additives from the leaves and inflorescences of eugenol basil and common basil. Izvestiya vuzov. Food technology. 2021;5-6(383-384):67-72. (In Russ.) doi: 10.26297/0579-3009.2021.5-6.13 https://elibrary.ru/thpxpg

5. Tkacheva T.A., Savchenko O.M. Morpho-biological features of holy basil in greenhouse conditions. Vegetable crops of Russia. 2025;(4):108-113. (In Russ.) doi: 10.18619/2072-9146-2025-4-108-113 https://elibrary.ru/xhudra

6. Sachyuka T.V., Kovalenko N.A., Supichenko G.N., Bosak V.N. Using indicators of the essential oils composition to identify the variety. Vegetable crops of Russia. 2019;(3):68-73. (In Russ.) doi: 10.18619/2072-9146-2019-3-68-73 https://elibrary.ru/dbsuao

7. Zheljazkov V.D., Callahan A., Cantrell C.L. Yield and oil composition of 38 basil (Ocimum basilicum L.) accessions grown in Mississippi. J Agric Food Chem. 2008;56(1):241-5. doi: 10.1021/jf072447y

8. Basil Leaves – Global Strategic Business Report [researchandmarkets.com] Research and Markets, 2025 [updated October 2025, cited September 30, 2025]. Available https://www.researchandmarkets.com/reports/6094789/basil-leaves-global-strategic-business-report#tag-pos-2

9. Semenova N.A., Chilingaryan N.O., Ivanitskikh A.S., Dorokhov A.A., Pavlova E.V., Uyutova N.I. Influence of the spectral composition of light and silicon-containing fertilizer siliplant on the morphological parameters of basil in closed Artificial agroecosystems. Bulletin of the Central Botanical Garden. 2021;3:25-32. (In Russ.) doi: 10.25791/BBGRAN.03.2021.1097 https://elibrary.ru/nvfoid

10. Buyisile M. Morphological and chemical composition of the essential oil of the leaf of Schistostephium heptalobium. African journal of biotechnology. 2009;8(8):1509-1519.

11. Paul B.K., Saleh-e-In M.M., Hassan S.M.M., Rahman M.Z., Saha G.C., Roy S.K. Chemical composition and biological activities of Carum roxburghianum Benth. (Radhuni) seeds of three Bangladeshi ecotypes. Journal of essential oil bearing plants. 2013;16(2):201-211. doi: 10.1080/0972060X.2013.793983

12. Er M., Tugay O., Ozcan M.M., Ulukus D., AL-Juhaimi F. Biochemical properties of some Salvia L. species. Environmental monitoring and assessment. 2013;185(6):5193-5198. doi: 10.1007/s10661-012-2935-z

13. Ahmed N., Zhang B., Bozdar B., Chachar S., Rai M., Li J., Li Y., Hayat F., Chachar Z., Tu P. The power of magnesium: unlocking the potential for increased yield, quality, and stress tolerance of horticultural crops. Frontiers in Plant Science. 2023;14. doi: 10.3389/fpls.2023.1285512

14. David E., Ortiz M., Marques M., Boaro C. Physiological indexese macro- and micronutrients in plant tissue and essential oil of Mentha piperita L. grown in nutrient solution with variation in N, P, K and Mg levels. Revista Brasileira de Plantas Medicinais. 2014;16(1):97-106. doi: 10.1590/S1516-05722014000100014

15. Nemeth-Zamborine E., Szabo K., Rajhart P., Lelik L., Bernath J., Popp T. Effect of Nutrients on Drug Production and Essential Oil Content of Lemon Balm (Melissa officinalis L.). Journal of Essential Oil Bearing Plants. 2015;18(6):1508-1515. doi: 10.1080/0972060X.2014.935040

16. Lala S. Nanoparticles as elicitors and harvesters of economically important secondary metabolites in higher plants : A review. IET nanobiotechnology. 2021;15(1):28-57. doi: 10.1049/nbt2.12005 PMID 34694730 PMCID PMC8675826

17. Currall S.C., King E.B., Lane N., Madera J., Turner S. What drives public acceptance of nanotechnology? Nature Nanotechnology. 2006;1:153-155. doi: 10.1038/nnano.2006.155

18. Salas-Leiva J.S., Luna-Velasco A., Salas-Leiva, D.E. Use of magnesium nanomaterials in plants and crop pathogens. Journal of Nanoparticle Research. 2021;23: 267. DOI: 10.1007/s11051-021-05337-8

19. Singh N., Manshian B., Jenkins G.J., Griffiths S.M., Williams P.M., Maffeis T.G., Wright C.J., Doak S.H. NanoGenotoxicology: the DNA damaging potential of engineered nanomaterials. Biomaterials. 2009;30(23-24):3891-3914. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.04.009

20. Mahmoud A., Ezgi Ö., Merve A., Özhan G. In Vitro Toxicological Assessment of Magnesium Oxide Nanoparticle Exposure in Several Mammalian Cell Types. International Journal of Toxicology. 2016;35(4):429-437. doi: 10.1177/1091581816648624

21. Moeini-Nodeh S., Rahimifard M., Baeeri M., Abdollahi M. Functional improvement in rats' pancreatic islets using magnesium oxide nanoparticles through antiapoptotic and antioxidant pathways. Biological Trace Element Research. 2017;175(1):146-155. doi: 10.1007/s12011-016-0754-8

22. Hornak J. Synthesis, Properties, and Selected Technical Applications of Magnesium Oxide Nanoparticles : A Review. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(23). doi: 10.3390/ijms222312752

23. Suliman A.A., El-Dewiny C.Y., Soliman M.K.Y., Salem S.S. Investigation of the Effects of Applying Bio-Magnesium Oxide Nanoparticle Fertilizer to Moringa Oleifera Plants on the Chemical and Vegetative Properties of the Plants' leaves. Biotechnology journal. 2025;20(3):e202400536. doi: 10.1002/biot.202400536

24. Gautam A., Sharma P., Ashokhan, S., Yaacob J.S., Kumar V., Guleria P. Magnesium oxide nanoparticles improved vegetative growth and enhanced productivity, biochemical potency and storage stability of harvested mustard seeds. Environmental Research. 2023;229:116023. doi: 10.1016/j.envres.2023.116023.

25. Delfani M., Firouzabadi M.B., Farrokhi N., Makarian H. Some Physiological Responses of Black-Eyed Pea to Iron and Magnesium Nanofertilizers. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2014;45:530-540. doi: 10.1080/00103624.2013.863911

26. Bhattacharjee S., DLS and zeta potential – What they are and what they are not? Journal of controlled release. 2016;235:337-351. doi: 10.1016/j.jconrel.2016.06.017

27. Karamatova G.B., Safarov A.K., Ikramova Sh.Sh., Safarov K.S.Biological features of common basil (Ocimum basilicum L.) under various conditions of cultivation. International research journal. 2020;2(97):43-45. doi: 10.23670/IRJ.2020.97.7.041 https://elibrary.ru/htijmt

28. Maslennikov P., Chupakhina G., Skrypnick L., Fedurayev P., Poltavskaya R.Content of anthocyanin and carotenoid pigments in medicinal plants. Bulletin of Moscow Region State University. 2013;1:6. https://elibrary.ru/qzorvl

29. Semenova N.A., Smirnov A.A., Ivanitskikh A.S., Izmailov A.Y., Dorokhov A.S., Proshkin Y.A., Yanykin D.V., Sarimov R.R., Gudkov S.V., Chilingaryan N.O. Impact of Ultraviolet Radiation on the Pigment Content and Essential Oil Accumulation in Sweet Basil (Ocimum basilicum L.). Applied Sciences. 2022;12:7190. doi: 10.3390/app12147190

30. Amaya-Olivas N. I., Sánchez E., Hernández-Ochoa L., Ojeda-Barrios D. L., Ávila-Quezada G. D., Flores-Córdova M. A., Chávez-Flores D., Ayala-Soto J. G., Salcido-Martínez A., Ramírez-Estrada C. A. Biofortification with magnesium nanofertilizer on bioactive compounds and antioxidant capacity in green beans. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2023;51(1):12830. doi: 10.15835/nbha51112830

31. Rasheed A., Li H., Tahir M.M., Mahmood A., Nawaz M., Shah A.N., Aslam M.T., Negm S., Moustafa M., Hassan M.U., Wu Z. The role of nanoparticles in plant biochemical, physiological, and molecular responses under drought stress : A review. Front Plant Sci. 2022;13:976179. doi: 10.3389/fpls.2022.976179

32. Moynier F., Fujii T. Theoretical isotopic fractionation of magnesium between chlorophylls. Scientific Reports. 2017;7:6973. doi: 10.1038/s41598-017-07305-6

33. Kaleem M., Shah A.A., Usman S., Xu W., Alsahli A.A. Magnesium Oxide Nanoparticles Improved Drought Resilience in Coriandrum sativum L. through Lifting Antioxidant Level, Redox Balancing, and Improving Photosynthetic Efficiency. ACS Omega. 2025;10(30):32813-32828. doi: 10.1021/acsomega.5c00986

34. Delfani M., Firouzabadi M.B., Farrokhi N., Makarian H.. Some Physiological Responses of Black-Eyed Pea to Iron and Magnesium Nanofertilizers. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2014;45:530-540. doi: 10.1080/00103624.2013.863911

35. Pandey M., Srivastava A.K., Suprasanna P., D’Souza S.F. Thiourea mediates alleviation of UV-B stress-induced damage in the Indian mustard (Brassica juncea L.). Journal of Plant Interactions. 2012;7:143–150.

36. Jan R., Asif S., Asaf S., Lubna, Khan Z., Kim K.-M. Unveiling the protective role of anthocyanin in rice: insights into drought-induced oxidative stress and metabolic regulation. Frontiers in Plant Science. 2024;15:1397817. doi: 10.3389/fpls.2024.1397817

37. Zheljazkov V.D., Cantrell C.L., Evans W.B., Ebelhar M.W., Coker C.E. Yield and Composition of Ocimum basilicum L. and Ocimum sanctum L. Grown at Four Locations. Hortscience. 2008;43:737-741. doi: 10.21273/HORTSCI.43.3.737

38. Gohari G., Panahirad S., Mohammadi A, Kulak M., Dadpour M.R., Lighvan Z.M., Sharifi S., Eftekhari-Sis B, Szafert S., Fotopoulos V., Akbari A. Characterization of Octa-aminopropyl polyhedral oligomeric silsesquioxanes (OA-POSS) nanoparticles and their effect on sweet basil (Ocimum basilicum L.) response to salinity stress. Plant Physiol Biochem. 2023;196:89-102. doi: 10.1016/j.plaphy.2023.01.019.

39. Nazir S., Jan H., Zaman G., Khan T., Ashraf H., Meer B., Zia M., Drouet S., Hano C., Abbasi B.H. Copper oxide (CuO) and manganese oxide (MnO) nanoparticles induced biomass accumulation, antioxidants biosynthesis and abiotic elicitation of bioactive compounds in callus cultures of Ocimum basilicum (Thai basil). Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. 2021;49(1):625-633. doi: 10.1080/21691401.2021.1984935


Рецензия

Для цитирования:


Семенова Н.А., Захаров Д.А., Степанова Е.В., Саримова С.Р. Применение наночастиц оксида магния для улучшения продуктивности базилика (Ocimum basilicum L.) в условиях полной светокультуры. Овощи России. 2025;(6):176-184. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2025-6-176-184

For citation:


Semenova N.A., Zakharov D.A., Stepanova E.V., Sarimova S.R. Application of magnesium oxide nanoparticles to improve sweet basil (Ocimum basilicum L.) productivity in total control environment agriculture. Vegetable crops of Russia. 2025;(6):176-184. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2025-6-176-184

Просмотров: 97

JATS XML


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


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