Pum golau monocromatig sy'n effeithio ar dyfiant planhigion

Golau yw'r ffactor amgylcheddol sylfaenol ar gyfer twf a datblygiad planhigion. Nid yn unig y mae'n ffynhonnell ynni sylfaenol ar gyfer ffotosynthesis, ond hefyd yn rheolydd pwysig o dwf a datblygiad planhigion. Mae twf a datblygiad planhigion nid yn unig yn cael eu cyfyngu gan faint golau neu ddwysedd golau (dwysedd fflwcs ffoton, dwysedd fflwcs ffoton, PFD), ond hefyd gan ansawdd golau, hy gwahanol donfeddi golau ac ymbelydredd a'u cymarebau cyfansoddiad gwahanol.

Gellir rhannu'r sbectrwm solar yn fras yn ymbelydredd uwchfioled (uwchfioled, UV

Gall planhigion ganfod newidiadau cynnil mewn ansawdd golau, dwyster golau, hyd golau, a chyfeiriad yn yr amgylchedd tyfu, a chychwyn y newidiadau ffisiolegol a morffolegol sy'n angenrheidiol i oroesi yn yr amgylchedd hwn. Mae golau glas, golau coch a golau coch pell yn chwarae rhan allweddol wrth reoli ffotomorffogenesis planhigion. Mae ffotoreceptors (ffytochrome, Phy), cryptochrome (Cry), a ffotoreceptors (ffototropin, Phot) yn derbyn signalau golau ac yn cymell twf a datblygiad planhigion trwy drawsgludiad signal.

Mae golau monocromatig fel y'i defnyddir yma yn cyfeirio at olau mewn ystod tonfedd benodol. Nid yw'r ystod o donfeddi o'r un golau monocromatig a ddefnyddir mewn gwahanol arbrofion yn gwbl gyson, ac mae goleuadau monocromatig eraill sy'n debyg o ran tonfedd yn aml yn gorgyffwrdd i wahanol raddau, yn enwedig cyn ymddangosiad ffynhonnell golau LED monocromatig. Yn y modd hwn, yn naturiol, bydd canlyniadau gwahanol a hyd yn oed gwrth-ddweud.

Mae golau coch (R) yn atal ehangiad internode, yn hyrwyddo canghennu ochrol a thyllu, yn gohirio gwahaniaethu blodau, ac yn cynyddu anthocyaninau, cloroffyl a charotenoidau. Gall golau coch achosi symudiad golau positif mewn gwreiddiau Arabidopsis. Mae golau coch yn cael effaith gadarnhaol ar wrthwynebiad planhigion i straen biotig ac anfiotig.

Gall golau coch pell (FR) wrthweithio effaith golau coch mewn llawer o achosion. Mae cymhareb R/FR isel yn arwain at ostyngiad yng nghapasiti ffotosynthetig ffa Ffrengig. Yn y siambr dwf, defnyddir y lamp fflwroleuol gwyn fel y brif ffynhonnell golau, ac mae'r ymbelydredd pell-goch (y brig allyriadau o 734 nm) yn cael ei ategu â LEDs i leihau'r cynnwys anthocyanin, carotenoid a chloroffyl, a'r pwysau ffres, pwysau sych, hyd coesyn, hyd dail a dail yn cael eu gwneud. Cynyddir y lled. Gall effaith FR atodol ar dwf fod oherwydd cynnydd mewn amsugno golau oherwydd mwy o arwynebedd dail. Roedd Arabidopsis thaliana a dyfwyd o dan amodau R/FR isel yn fwy ac yn fwy trwchus na'r rhai a dyfwyd o dan R/FR uchel, gyda biomas mawr ac addasrwydd oer cryf. Gall cymarebau gwahanol o R/FR hefyd newid goddefgarwch halen planhigion.

Yn gyffredinol, gall cynyddu'r ffracsiwn o olau glas mewn golau gwyn fyrhau internodes, lleihau arwynebedd dail, lleihau cyfraddau twf cymharol, a chynyddu cymarebau nitrogen / carbon (N / C).

Mae angen golau glas ar gyfer synthesis cloroffyl planhigion uchel a ffurfio cloroplastau yn ogystal â chloroplastau â chymhareb cloroffyl a/b uchel a lefelau carotenoid isel. O dan y golau coch, gostyngodd cyfradd ffotosynthetig y celloedd algâu yn raddol, ac adferodd y gyfradd ffotosynthetig yn gyflym ar ôl mynd i olau glas neu ychwanegu rhywfaint o olau glas o dan olau coch parhaus. Pan drosglwyddwyd y celloedd tybaco sy'n tyfu'n dywyll i olau glas parhaus am 3 diwrnod, cynyddodd cyfanswm a chynnwys cloroffyl rwbwlose-1, 5-bisffosffad carboxylase/oxygenase (Rubisco) yn sydyn. Yn gyson â hyn, mae pwysau sych y celloedd yng nghyfaint yr ateb diwylliant uned hefyd yn cynyddu'n sydyn, tra ei fod yn cynyddu'n araf iawn o dan olau coch parhaus.

Yn amlwg, ar gyfer ffotosynthesis a thwf planhigion, dim ond golau coch nad yw'n ddigon. Gall gwenith gwblhau ei gylchred bywyd o dan un ffynhonnell LEDs coch, ond i gael planhigion uchel a nifer fawr o hadau, rhaid ychwanegu swm priodol o olau glas (Tabl 1). Roedd cnwd letys, sbigoglys a radish a dyfwyd o dan olau coch sengl yn is na chynnyrch y planhigion a dyfwyd o dan y cyfuniad o goch a glas, tra bod cnwd planhigion a dyfwyd o dan y cyfuniad o goch a glas gyda golau glas priodol yn debyg i. planhigion a dyfwyd o dan lampau fflwroleuol gwyn oer. Yn yr un modd, gall Arabidopsis thaliana gynhyrchu hadau o dan un golau coch, ond mae'n tyfu o dan y cyfuniad o olau coch a glas wrth i gyfran y golau glas ostwng (10% i 1%) o'i gymharu â phlanhigion a dyfir o dan lampau fflworoleuol gwyn oer. Gohiriwyd bolltio planhigion, blodeuo a chanlyniadau. Fodd bynnag, dim ond hanner y planhigion a dyfwyd o dan lampau fflworoleuol gwyn oer oedd cnwd hadau planhigion a dyfwyd o dan gyfuniad o olau coch a glas yn cynnwys 10% o olau glas. Mae golau glas gormodol yn atal tyfiant planhigion, yn byrhau internodes, llai o ganghennau, llai o arwynebedd dail, a llai o bwysau sych. Mae gan blanhigion wahaniaethau sylweddol o ran rhywogaethau yn yr angen am olau glas.

Dylid nodi, er bod rhai astudiaethau sy'n defnyddio gwahanol fathau o ffynonellau golau wedi dangos bod gwahaniaethau mewn morffoleg planhigion a thwf yn gysylltiedig â gwahaniaethau yn y gyfran o olau glas yn y sbectrwm, mae'r casgliadau'n dal i fod yn broblem oherwydd bod cyfansoddiad y rhai nad ydynt yn las. mae golau a allyrrir gan y gwahanol fathau o lampau a ddefnyddir yn wahanol. Er enghraifft, er bod pwysau sych planhigion ffa soia a sorghum a dyfir o dan yr un lamp fflwroleuol ysgafn a'r gyfradd ffotosynthetig net fesul uned arwynebedd dail yn sylweddol uwch na'r rhai a dyfir o dan lampau sodiwm pwysedd isel, ni ellir priodoli'r canlyniadau hyn yn llwyr i olau glas o dan lampau sodiwm pwysedd isel. Diffyg, mae arnaf ofn ei fod hefyd yn gysylltiedig â'r golau melyn a gwyrdd o dan y lamp sodiwm pwysedd isel a'r golau coch oren.

Roedd pwysau sych eginblanhigion tomato a dyfwyd o dan olau gwyn (yn cynnwys golau coch, glas a gwyrdd) yn sylweddol is na phwysau eginblanhigion a dyfwyd o dan olau coch a glas. Nododd canfod sbectrwm o ataliad twf mewn diwylliant meinwe mai'r ansawdd golau mwyaf niweidiol oedd golau gwyrdd gydag uchafbwynt o 550 nm. Cynyddodd uchder planhigion, pwysau ffres a sych marigold a dyfwyd o dan olau golau gwyrdd 30% i 50% o'i gymharu â phlanhigion a dyfwyd o dan olau sbectrwm llawn. Mae golau gwyrdd llawn golau sbectrwm llawn yn achosi i'r planhigion fod yn fyr ac yn sych, ac mae'r pwysau ffres yn cael ei leihau. Mae tynnu golau gwyrdd yn cryfhau blodeuo marigold, tra bod ychwanegu golau gwyrdd yn atal blodeuo Dianthus a letys.

Fodd bynnag, mae adroddiadau hefyd o olau gwyrdd yn hyrwyddo twf. Mae Kim et al. i'r casgliad bod y golau cyfun coch-glas (LEDs) wedi'i ategu yn arwain at y casgliad bod twf planhigion yn cael ei atal pan fydd golau gwyrdd yn fwy na 50%, tra bod twf planhigion yn cael ei wella pan fo'r gymhareb golau gwyrdd yn llai na 24%. Er bod pwysau sych rhan uchaf y letys yn cael ei gynyddu gan y golau gwyrdd a ychwanegir gan y golau fflwroleuol gwyrdd ar y cefndir golau cyfun coch a glas a ddarperir gan y LED, y casgliad bod ychwanegu golau gwyrdd yn gwella'r twf ac yn cynhyrchu mwy mae biomas na'r golau gwyn oer yn broblematig: (1) Dim ond pwysau sych y rhan uwchben y ddaear yw pwysau sych y biomas y maent yn ei arsylwi. Os cynhwysir pwysau sych y system wreiddiau o dan y ddaear, gall y canlyniad fod yn wahanol; (2) rhan uchaf y letys a dyfir o dan y goleuadau coch, glas a gwyrdd Mae planhigion sy'n tyfu'n sylweddol o dan lampau fflwroleuol gwyn oer yn debygol o fod â'r golau gwyrdd (24%) a gynhwysir yn y lamp tri lliw yn llawer llai na'r canlyniad o'r lamp fflwroleuol gwyn oer (51%), hynny yw, mae effaith atal golau gwyrdd y lamp fflwroleuol gwyn oer yn fwy na'r tri lliw. Canlyniadau y lamp; (3) Mae cyfradd ffotosynthesis y planhigion a dyfir o dan y cyfuniad o olau coch a glas yn sylweddol uwch na chyfradd y planhigion a dyfir o dan olau gwyrdd, gan gefnogi'r dyfalu blaenorol.

Fodd bynnag, gall trin yr hadau â laser gwyrdd wneud radis a moron ddwywaith mor fawr â'r rheolaeth. Gall pwls gwyrdd dim gyflymu elongation yr eginblanhigion sy'n tyfu yn y tywyllwch, hynny yw, hyrwyddo elongation coesyn. Arweiniodd trin eginblanhigion Arabidopsis thaliana ag un curiad golau gwyrdd (525 nm ± 16 nm) (11.1 μmol·m-2·s-1, 9 s) o ffynhonnell LED at ostyngiad mewn trawsgrifiadau plastid a chynnydd mewn twf coesyn cyfradd.

Yn seiliedig ar y 50 mlynedd diwethaf o ddata ymchwil ffotobioleg planhigion, trafodwyd rôl golau gwyrdd mewn datblygu planhigion, blodeuo, agor stomatal, twf coesyn, mynegiant genynnau cloroplast a rheoleiddio twf planhigion. Credir bod y system canfyddiad golau gwyrdd mewn cytgord â'r synwyryddion coch a glas. Rheoleiddio twf a datblygiad planhigion. Sylwch, yn yr adolygiad hwn, bod golau gwyrdd (500 ~ 600nm) yn cael ei ymestyn i gynnwys rhan felen y sbectrwm (580 ~ 600nm).

Mae golau melyn (580 ~ 600nm) yn atal twf letys. Mae canlyniadau cynnwys cloroffyl a phwysau sych ar gyfer cymarebau gwahanol o olau coch, coch, glas, uwchfioled a melyn yn y drefn honno yn nodi mai dim ond golau melyn (580 ~ 600nm) all esbonio'r gwahaniaeth mewn effeithiau twf rhwng lamp sodiwm pwysedd uchel a halid metel. lamp. Hynny yw, mae golau melyn yn atal twf. Hefyd, roedd golau melyn (uchafbwynt ar 595 nm) yn atal twf ciwcymbr yn gryfach na golau gwyrdd (uchafbwynt ar 520 nm).

Mae’n bosibl bod rhai casgliadau am effeithiau gwrthgyferbyniol golau melyn/gwyrdd oherwydd yr ystod anghyson o donfeddi golau a ddefnyddir yn yr astudiaethau hynny. Ar ben hynny, oherwydd bod rhai ymchwilwyr yn dosbarthu golau o 500 i 600 nm fel golau gwyrdd, nid oes llawer o lenyddiaeth ar effeithiau golau melyn (580-600 nm) ar dwf a datblygiad planhigion.

Mae ymbelydredd uwchfioled yn lleihau arwynebedd dail planhigion, yn atal elongation hypocotyl, yn lleihau ffotosynthesis a chynhyrchiant, ac yn gwneud planhigion yn agored i ymosodiad pathogen, ond gall gymell synthesis flavonoid a mecanweithiau amddiffyn. Gall UV-B leihau cynnwys asid ascorbig a β-caroten, ond gall hyrwyddo synthesis anthocyanin yn effeithiol. Mae ymbelydredd UV-B yn arwain at ffenoteip planhigyn gorrach, dail bach, trwchus, petiole byr, mwy o ganghennau echelinol, a newidiadau yn y gymhareb gwreiddiau/coron.

Dangosodd canlyniadau ymchwiliadau ar 16 cyltifar reis o 7 rhanbarth gwahanol yn Tsieina, India, Ynysoedd y Philipinau, Nepal, Gwlad Thai, Fietnam a Sri Lanka yn y tŷ gwydr fod ychwanegu UV-B yn arwain at gynnydd yng nghyfanswm y biomas. Gostyngwyd cyltifarau (dim ond un ohonynt a gyrhaeddodd lefel sylweddol, o Sri Lanka), 12 cyltifar (gyda 6 ohonynt yn arwyddocaol), a'r rhai â sensitifrwydd UV-B yn sylweddol o ran arwynebedd dail a maint til. Mae 6 cyltifar gyda mwy o gynnwys cloroffyl (2 ohonynt yn cyrraedd lefelau sylweddol); 5 cyltifar gyda chyfradd ffotosynthetig dail yn sylweddol is, ac 1 cyltifar gyda gwelliant sylweddol (mae cyfanswm ei biomas hefyd yn sylweddol) cynnydd).

Mae cymhareb UV-B/PAR yn benderfynydd pwysig o ymateb planhigion i UV-B. Er enghraifft, mae UV-B a PAR gyda'i gilydd yn effeithio ar forffoleg a chynnyrch olew mintys, sy'n gofyn am lefelau uchel o olau naturiol heb ei hidlo.

Dylid nodi bod astudiaethau labordy o effeithiau UV-B, er eu bod yn ddefnyddiol wrth nodi ffactorau trawsgrifio a ffactorau moleciwlaidd a ffisiolegol eraill, oherwydd y defnydd o lefelau UV-B uwch, dim cydredol UV-A a PAR cefndir isel yn aml, y nid yw canlyniadau fel arfer yn cael eu hallosod yn fecanyddol i'r amgylchedd naturiol. Mae astudiaethau maes fel arfer yn defnyddio lampau UV i godi neu ddefnyddio hidlwyr i leihau lefelau UV-B.