Còig solais monochromatic a bheir buaidh air fàs planntrais

Is e solas am feart àrainneachd bunaiteach airson fàs agus leasachadh lusan. Chan e a-mhàin gu bheil e na stòr lùtha bunaiteach airson photoynthesis, ach cuideachd na riaghlaiche cudromach airson fàs agus leasachadh lusan. Tha fàs agus leasachadh planntrais chan ann a-mhàin air a chuingealachadh le meud solais no dian solais (dùmhlachd flux photon, dùmhlachd flux photon, PFD), ach cuideachd le càileachd solais, ie tonnan eadar-dhealaichte de sholas is rèididheachd agus na co-mheasan eadar-dhealaichte aca.

Faodar an speactram grèine a roinn gu garbh ann an rèididheachd ultraviolet (ultraviolet, UV

Is urrainn dha planntaichean atharrachaidhean beaga a lorg ann an càileachd solais, dian solais, fad an t-solais, agus stiùireadh san àrainneachd a tha a’ fàs, agus tòiseachadh air na h-atharrachaidhean fios-eòlasach agus moirfeòlais a tha riatanach airson a bhith beò san àrainneachd seo. Tha prìomh àite aig solas gorm, solas dearg agus solas fada dearg ann a bhith a’ cumail smachd air photomorphogenesis de lusan. Bidh photoreceptors (phytochrome, Phy), cryptochrome (Cry), agus photoreceptors (phototropin, Phot) a 'faighinn comharran aotrom agus a' brosnachadh fàs agus leasachadh lusan tro ghluasad chomharran.

Tha solas monochromatic mar a thathar a’ cleachdadh an seo a’ toirt iomradh air solas ann an raon tonn-tonn sònraichte. Chan eil an raon de thonnan den aon solas monochromatic a thathar a 'cleachdadh ann an diofar dheuchainnean gu tur cunbhalach, agus bidh solais monachromatic eile a tha coltach ri tonn-tonn gu tric a' dol thairis air diofar ìrean, gu h-àraid mus nochd stòr solais monochromatic LED. San dòigh seo, gu nàdarra, bidh toraidhean eadar-dhealaichte agus eadhon an-aghaidh.

Bidh solas dearg (R) a’ cur bacadh air leudachadh internode, a’ brosnachadh branndadh taobhach agus tillering, a’ cur dàil air eadar-dhealachadh fhlùraichean, agus a’ meudachadh anthocyanins, clorophyll agus carotenoids. Faodaidh solas dearg gluasad solais adhartach adhbhrachadh ann am freumhan Arabidopsis. Tha buaidh mhath aig solas dearg air strì an aghaidh planntrais ri cuideaman bith-eòlasach agus abiotic.

Faodaidh solas fada dearg (FR) cuir an aghaidh buaidh an t-solais dhearg ann an iomadh cùis. Tha co-mheas R/FR ìosal a’ leantainn gu lùghdachadh ann an comas photoynthetic pònairean dubhaig. Anns an t-seòmar fàis, thathas a ’cleachdadh an lampa flùraiseach geal mar phrìomh thùs solais, agus tha an rèididheachd fada-dhearg (an ìre as àirde de sgaoilidhean 734 nm) air a chuir ris le LEDs gus susbaint anthocyanin, carotenoid agus clorophyll a lughdachadh, agus an cuideam ùr, bidh cuideam tioram, fad cas, fad duille agus duillear air an dèanamh. Tha an leud air a mheudachadh. Dh’ fhaodadh buaidh FR leasachail air fàs a bhith mar thoradh air àrdachadh ann an sùghadh solais mar thoradh air farsaingeachd duille nas motha. Bha Arabidopsis thaliana a chaidh fhàs fo chumhachan R / FR ìosal nas motha agus nas tiugh na an fheadhainn a chaidh fhàs fo R / FR àrd, le bith-thomas mòr agus sùbailteachd làidir fuar. Faodaidh co-mheasan eadar-dhealaichte de R/FR cuideachd fulangas salainn lusan atharrachadh.

San fharsaingeachd, faodaidh meudachadh na bloigh de sholas gorm ann an solas geal internodes a ghiorrachadh, farsaingeachd dhuilleagan a lughdachadh, ìrean fàis coimeasach a lughdachadh, agus co-mheasan nitrogen / carbon (N / C) àrdachadh.

Feumaidh synthesis clorophyll planntrais àrd agus cruthachadh chloroplast a bharrachd air cloroplastan le co-mheas àrd clorophyll a / b agus ìrean ìosal carotenoid solas gorm. Fon t-solas dearg, chaidh ìre photosynthetic nan ceallan algae sìos mean air mhean, agus thàinig an ìre foto-co-chur air ais gu luath às deidh dha a dhol gu solas gorm no cuir beagan solas gorm ris fo sholas dearg leantainneach. Nuair a chaidh na ceallan tombaca a bha a’ fàs dorcha a ghluasad gu solas gorm leantainneach airson 3 latha, mheudaich an àireamh iomlan agus susbaint clorophyll rubulose-1, 5-bisphosphate carboxylase / oxygenase (Rubisco) gu mòr. Co-chòrdail ri seo, tha cuideam tioram nan ceallan ann an tomhas-lìonaidh an fhuasglaidh cultar aonad cuideachd a 'meudachadh gu mòr, fhad' sa tha e a 'meudachadh gu slaodach fo sholas dearg leantainneach.

Gu dearbh, airson photoynthesis agus fàs lusan, chan eil ach solas dearg gu leòr. Faodaidh cruithneachd a chuairt-beatha a chrìochnachadh fo aon stòr LEDs dearg, ach gus planntaichean àrda agus àireamh mhòr de shìol fhaighinn, feumar tomhas iomchaidh de sholas gorm a chur ris (Clàr 1). Bha an toradh de leitis, spionag agus radish a chaidh fhàs fo aon solas dearg nas ìsle na toradh nan lusan a chaidh fhàs fon mheasgachadh de dhearg is gorm, fhad ‘s a bha an toradh de phlanntaichean a chaidh fhàs fon mheasgachadh de dhearg is gorm le solas gorm iomchaidh an coimeas ri. lusan a chaidh fhàs fo lampaichean flùraiseach geal fionnar. Mar an ceudna, faodaidh Arabidopsis thaliana sìol a thoirt a-mach fo aon solas dearg, ach bidh e a’ fàs fon chothlamadh de sholas dearg is gorm leis gu bheil a’ chuibhreann de sholas gorm a’ dol sìos (10% gu 1%) an coimeas ri lusan a tha air fàs fo lampaichean flùraiseach geal fionnar. Chaidh dàil a chur air bualadh lusan, flùraichean agus toraidhean. Ach, cha robh an toradh sìol de phlanntaichean a chaidh fhàs fo chothlamadh de sholas dearg is gorm anns an robh solas gorm 10% ach leth na lusan a chaidh fhàs fo lampaichean flùraiseach geal fuar. Bidh cus solas gorm a’ cur bacadh air fàs planntrais, a’ giorrachadh internodes, nas lugha de gheugan, a’ lughdachadh farsaingeachd dhuilleagan, agus a’ lughdachadh cuideam tioram iomlan. Tha eadar-dhealachaidhean gnè cudromach aig lusan anns an fheum air solas gorm.

Bu chòir a thoirt fa-near, ged a tha cuid de sgrùdaidhean a’ cleachdadh diofar sheòrsaichean de stòran solais air sealltainn gu bheil eadar-dhealachaidhean ann am morf-eòlas planntrais agus fàs co-cheangailte ri eadar-dhealachaidhean anns a’ chuibhreann de sholas gorm san speactram, tha na co-dhùnaidhean fhathast nan duilgheadas leis gu bheil co-dhèanamh an neo-ghorm. tha an solas a thèid a sgaoileadh leis na diofar sheòrsaichean de lampaichean a thathar a’ cleachdadh eadar-dhealaichte. Mar eisimpleir, ged a tha cuideam tioram planntaichean soybean agus sorghum air fàs fon aon lampa flùraiseach aotrom agus an ìre photoynthetic lom gach aonad duillear gu math nas àirde na an fheadhainn a chaidh fhàs fo lampaichean sodium le cuideam ìosal, chan urrainnear na toraidhean sin a thoirt gu tur air sgàth solas gorm fo lampaichean sodium le cuideam ìosal. Dìth, tha eagal orm gu bheil e cuideachd co-cheangailte ris an t-solas buidhe is uaine fon lampa sodium le cuideam ìosal agus an solas dearg orains.

Bha cuideam tioram sìolaidhean tomato a chaidh fhàs fo sholas geal (anns an robh solas dearg, gorm is uaine) gu math nas ìsle na cuideam sìolaidhean a chaidh fhàs fo sholas dearg is gorm. Sheall lorg speactram air casg fàis ann an cultar clò gur e solas uaine an càileachd solais as cronail le stùc aig 550 nm. Mheudaich àirde planntrais, cuideam ùr is tioram marigold a chaidh fhàs fo sholas an t-solais uaine 30% gu 50% an taca ri lusan a chaidh fhàs fo sholas làn speactram. Bidh solas uaine làn-speactram làn solas ag adhbhrachadh gum bi na lusan goirid agus tioram, agus tha an cuideam ùr air a lughdachadh. Le bhith a 'toirt air falbh solas uaine a' neartachadh flùrachadh marigold, agus a 'cur ri solas uaine a' bacadh flùraichean Dianthus agus lettu.

Ach, tha aithrisean ann cuideachd gu bheil solas uaine a’ brosnachadh fàs. Kim et al. co-dhùnadh gu bheil an solas dearg-gorm (LEDs) le solas uaine a’ tighinn gu co-dhùnadh gu bheil bacadh air fàs planntrais nuair a tha solas uaine nas àirde na 50%, fhad ‘s a tha fàs planntrais air àrdachadh nuair a tha an co-mheas solais uaine nas ìsle na 24%. Ged a tha cuideam tioram pàirt àrd an leitis air a mheudachadh leis an t-solas uaine a chuir an solas flùraiseach uaine air a ’chùl solais còmhla dearg is gorm a thug an LED seachad, tha an co-dhùnadh gu bheil solas uaine a bharrachd a’ neartachadh fàs agus a ’toirt a-mach barrachd. tha bith-thomas na an solas geal fionnar na dhuilgheadas: (1) Chan eil ann an cuideam tioram a’ bhith-thomas a tha iad a’ faicinn ach cuideam tioram a’ phàirt gu h-àrd. Ma tha cuideam tioram an t-siostam freumhaich fon talamh air a ghabhail a-steach, faodaidh an toradh a bhith eadar-dhealaichte; (2) am pàirt àrd den leitis air fhàs fo na solais dearga, gorm is uaine Tha e coltach gum bi an solas uaine (24%) anns an lampa trì-dath fada nas lugha na an toradh air planntrais a dh’ fhàs gu mòr fo lampaichean flùraiseach geal fuar. den lampa flùraiseach geal fionnar (51%), is e sin, tha buaidh casg solais uaine an lampa flùraiseach geal fionnar nas motha na na trì dathan. Toraidhean an lampa; (3) Tha ìre photoynthesis de na lusan a chaidh fhàs fon chothlamadh de sholas dearg is gorm gu math nas àirde na ìre nan lusan a chaidh fhàs fo sholas uaine, a’ toirt taic don prothaideachadh roimhe.

Ach, le bhith a’ làimhseachadh na sìol le leusair uaine faodaidh radishes agus curranan a dhèanamh dà uair cho mòr ris an smachd. Faodaidh cuisle uaine uaine luathachadh a dhèanamh air leudachadh nan sìol-chraobhan a tha a’ fàs anns an dorchadas, is e sin, leudachadh gas a bhrosnachadh. Le bhith a’ làimhseachadh sìolaidhean Arabidopsis thaliana le aon chuisle solas uaine (525 nm ± 16 nm) (11.1 μmol · m-2 · s-1, 9 s) bho stòr LED chaidh lùghdachadh ann an tar-sgrìobhaidhean plastid agus àrdachadh ann am fàs gas ìre.

Stèidhichte air na 50 bliadhna mu dheireadh de dhàta sgrùdaidh photobiology planntrais, chaidh beachdachadh air àite solas uaine ann an leasachadh planntrais, flùran, fosgladh stomatal, fàs gas, abairt gine cloroplast agus riaghladh fàs planntrais. Thathas a’ creidsinn gu bheil an siostam tuigse solais uaine ann an co-chòrdadh ris na mothachaidhean dearg is gorm. A 'riaghladh fàs agus leasachadh lusan. Thoir an aire, san ath-bhreithneachadh seo, gu bheil solas uaine (500 ~ 600nm) air a leudachadh gus a bhith a’ toirt a-steach cuibhreann buidhe an speactram (580 ~ 600nm).

Tha solas buidhe (580 ~ 600nm) a’ cur bacadh air fàs leitis. Tha toraidhean susbaint clorophyll agus cuideam tioram airson diofar cho-mheasan de sholas dearg, fada dearg, gorm, ultraviolet agus buidhe fa leth a’ nochdadh nach urrainn ach solas buidhe (580 ~ 600nm) mìneachadh a dhèanamh air an eadar-dhealachadh ann am buaidhean fàis eadar lampa sodium le cuideam àrd agus halide meatailt. lampa. Is e sin, tha solas buidhe a 'bacadh fàs. Cuideachd, chuir solas buidhe (as àirde aig 595 nm) bacadh air fàs ciùcran nas làidire na solas uaine (as àirde aig 520 nm).

Faodaidh cuid de cho-dhùnaidhean mu na buaidhean connspaideach a th’ aig solas buidhe/uaine a bhith mar thoradh air an raon neo-chunbhalach de thonnan solais a thathar a’ cleachdadh anns na sgrùdaidhean sin. A bharrachd air an sin, leis gu bheil cuid de luchd-rannsachaidh a’ seòrsachadh solas bho 500 gu 600 nm mar solas uaine, chan eil mòran litreachas ann mu bhuaidh solas buidhe (580-600 nm) air fàs agus leasachadh planntrais.

Bidh rèididheachd ultraviolet a’ lughdachadh farsaingeachd dhuilleagan planntrais, a’ cur bacadh air leudachadh hypocotyl, a’ lughdachadh foto-co-chur agus cinneasachd, agus a’ fàgail planntaichean buailteach do ionnsaigh pathogen, ach faodaidh e synthesis flavonoid agus dòighean dìon a bhrosnachadh. Faodaidh UV-B susbaint searbhag ascorbic agus β-carotene a lughdachadh, ach faodaidh e synthesis anthocyanin a bhrosnachadh gu h-èifeachdach. Bidh rèididheachd UV-B a’ leantainn gu phenotype planntrais corrach, duilleagan beaga, tiugh, petiole goirid, barrachd gheugan axillary, agus atharrachaidhean co-mheas freumh / crùn.

Sheall toraidhean sgrùdaidhean air 16 àiteachas rus bho 7 roinnean eadar-dhealaichte de Shìona, na h-Innseachan, na Philippines, Nepal, Thailand, Bhietnam agus Sri Lanka anns an taigh-glainne gun do dh'adhbhraich cur-ris UV-B àrdachadh ann am bith-thomas iomlan. Cultivars (cha do ràinig ach aon dhiubh ìre chudromach, bho Sri Lanka), 12 àiteachas (le 6 dhiubh cudromach), agus an fheadhainn le cugallachd UV-B air an lughdachadh gu mòr ann an raon duilleach agus meud tiller. Tha 6 àiteachas ann le barrachd susbaint chlorophyll (2 dhiubh a’ ruighinn ìrean cudromach); 5 àiteachas le ìre foto-cho-chur dhuilleagan gu mòr nas ìsle, agus 1 àiteachas le àrdachadh mòr (tha bith-thomas iomlan cuideachd cudromach) àrdachadh).

Tha an co-mheas de UV-B/PAR na dhearbhadh cudromach air freagairt planntrais do UV-B. Mar eisimpleir, bidh UV-B agus PAR còmhla a’ toirt buaidh air morf-eòlas agus toradh ola mint, a dh’ fheumas ìrean àrda de sholas nàdurrach gun fhileadh.

Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil sgrùdaidhean obair-lann air buaidhean UV-B, ged a tha iad feumail ann a bhith a’ comharrachadh factaran tar-sgrìobhaidh agus factaran eile moileciuil agus eòlas-inntinn, mar thoradh air a bhith a’ cleachdadh ìrean UV-B nas àirde, no concomitant UV-A agus gu tric PAR ìosal cùl-raon, an Mar as trice chan eil toraidhean air an cur a-mach gu meacanaigeach a-steach don àrainneachd nàdarra. Mar as trice bidh sgrùdaidhean làraich a’ cleachdadh lampaichean UV gus sìoltachain àrdachadh no a chleachdadh gus ìrean UV-B a lughdachadh.