Пет монохроматских светала које утичу на раст биљака

Светлост је основни фактор животне средине за раст и развој биљака. Он није само основни извор енергије за фотосинтезу, већ и важан регулатор раста и развоја биљака. Раст и развој биљака нису ограничени само количином светлости или интензитетом светлости (густина флукса фотона, густина флукса фотона, ПФД), већ и квалитетом светлости, односно различитим таласним дужинама светлости и зрачења и њиховим различитим односима састава.

Сунчев спектар се може грубо поделити на ултраљубичасто зрачење (ултраљубичасто, УВ

Биљке могу да открију суптилне промене у квалитету светлости, интензитету светлости, дужини светлости и правцу у окружењу које расте, и иницирају физиолошке и морфолошке промене неопходне за преживљавање у овој средини. Плаво светло, црвено светло и далеко црвено светло играју кључну улогу у контроли фотоморфогенезе биљака. Фоторецептори (фитохром, Пхи), криптохром (Цри) и фоторецептори (фототропин, Пхот) примају светлосне сигнале и индукују раст и развој биљака путем трансдукције сигнала.

Монохроматско светло како се овде користи односи се на светлост у специфичном опсегу таласних дужина. Опсег таласних дужина истог монохроматског светла коришћеног у различитим експериментима није у потпуности конзистентан, а друга монохроматска светла која су слична таласној дужини често се преклапају у различитим размерама, посебно пре појаве монохроматског ЛЕД извора светлости. На тај начин ће, наравно, бити различитих, па чак и контрадикторних резултата.

Црвено светло (Р) инхибира издуживање интернодија, промовише бочно гранање и бокање, одлаже диференцијацију цветова и повећава антоцијанине, хлорофил и каротеноиде. Црвено светло може изазвати позитивно кретање светлости у коренима Арабидопсис. Црвено светло позитивно утиче на отпорност биљака на биотичке и абиотске стресове.

Далеко црвено светло (ФР) може да се супротстави ефекту црвеног светла у многим случајевима. Низак однос Р/ФР доводи до смањења фотосинтетског капацитета зрна пасуља. У комори за раст, бела флуоресцентна лампа се користи као главни извор светлости, а далеко црвено зрачење (пик емисије од 734 нм) је допуњено ЛЕД диодама да би се смањио садржај антоцијанина, каротеноида и хлорофила, као и свежа тежина, израђују се сува тежина, дужина стабљике, дужина листа и листа. Ширина је повећана. Ефекат додатног ФР на раст може бити последица повећања апсорпције светлости због повећане површине листова. Арабидопсис тхалиана узгајан у условима ниског Р/ФР био је већи и дебљи од оних узгајаних под високим Р/ФР, са великом биомасом и јаком прилагодљивошћу на хладноћу. Различити односи Р/ФР такође могу променити толеранцију на сол биљака.

Генерално, повећање удела плаве светлости у белој светлости може скратити интернодије, смањити површину листова, смањити релативне стопе раста и повећати однос азота/угљеника (Н/Ц).

Висока синтеза хлорофила у биљкама и формирање хлоропласта, као и хлоропласти са високим односом хлорофила а/б и ниским нивоом каротеноида захтевају плаво светло. Под црвеним светлом, брзина фотосинтезе ћелија алги се постепено смањивала, а брзина фотосинтезе се брзо опоравила након преласка на плаво светло или додавања мало плаве светлости под континуираним црвеним светлом. Када су тамнорастуће ћелије дувана пренете на континуирано плаво светло током 3 дана, укупна количина и садржај хлорофила рубулозе-1,5-бисфосфат карбоксилазе/оксигеназе (Рубисцо) нагло се повећао. У складу са тим, сува тежина ћелија у запремини раствора јединичне културе такође нагло расте, док се веома споро повећава под континуираним црвеним светлом.

Очигледно, за фотосинтезу и раст биљака само црвено светло није довољно. Пшеница може да заврши свој животни циклус под једним извором црвених ЛЕД диода, али да би се добиле високе биљке и велики број семена, мора се додати одговарајућа количина плаве светлости (Табела 1). Принос зелене салате, спанаћа и ротквице гајених под једним црвеним светлом био је мањи од приноса биљака гајених под комбинацијом црвене и плаве, док је принос биљака гајених у комбинацији црвене и плаве уз одговарајућу плаву светлост упоредив са биљке које се узгајају под хладним белим флуоресцентним лампама. Слично, Арабидопсис тхалиана може произвести семе под једним црвеним светлом, али расте под комбинацијом црвене и плаве светлости како се удео плаве светлости смањује (10% до 1%) у поређењу са биљкама које се узгајају под хладним белим флуоресцентним лампама. Учвршћивање биљака, цветање и резултати су одложени. Међутим, принос семена биљака узгајаних под комбинацијом црвене и плаве светлости која садржи 10% плаве светлости био је само упола мањи од приноса биљака узгајаних под хладним белим флуоресцентним лампама. Прекомерна плава светлост инхибира раст биљака, скраћује интернодије, смањује гранање, смањује површину листова и смањује укупну суву тежину. Биљке имају значајне врсте разлике у потреби за плавим светлом.

Треба напоменути да иако су неке студије које користе различите врсте извора светлости показале да су разлике у морфологији и расту биљака повезане са разликама у пропорцији плаве светлости у спектру, закључци су и даље проблематични јер је састав неплаве светлости светлост коју емитују различите врсте лампи које се користе је различита. На пример, иако су сува тежина биљака соје и сирка које се узгајају под истом светлосном флуоресцентном лампом и нето стопа фотосинтезе по јединици површине листа знатно веће од оних које се узгајају под натријумовим лампама ниског притиска, ови резултати се не могу у потпуности приписати плавој светлости под натријумове лампе ниског притиска. Недостатак, бојим се да је такође везан за жуто и зелено светло испод натријумове лампе ниског притиска и наранџасто црвено светло.

Сува тежина расада парадајза гајених под белим светлом (садржи црвену, плаву и зелену светлост) била је значајно мања од оне расаднице узгајане под црвеним и плавим светлом. Спектрална детекција инхибиције раста у култури ткива показала је да је најштетнији квалитет светлости зелено светло са врхом на 550 нм. Висина биљке, свежа и сува тежина невена узгајаног под светлом зеленог светла повећана је за 30% до 50% у поређењу са биљкама које се узгајају под светлом пуног спектра. Зелено светло пуног спектра чини да биљке буду кратке и суве, а свежа тежина се смањује. Уклањање зеленог светла јача цветање невена, док додавање зеленог светла инхибира цветање Диантхуса и зелене салате.

Међутим, постоје и извештаји да зелено светло подстиче раст. Ким и др. закључио је да црвено-плаво комбиновано светло (ЛЕД) допуњено зеленом светлошћу доводи до закључка да је раст биљака инхибиран када зелено светло прелази 50%, док је раст биљака побољшан када је однос зеленог светла мањи од 24%. Иако је сува тежина горњег дела зелене салате повећана зеленим светлом које додаје зелена флуоресцентна светлост на црвеној и плавој комбинованој светлосној позадини коју обезбеђује ЛЕД, закључак да додатак зеленог светла побољшава раст и производи више биомаса од хладног белог светла је проблематична: (1) Сува тежина биомасе коју посматрају је само сува тежина надземног дела. Ако је укључена сува тежина подземног кореновог система, резултат може бити другачији; (2) горњи део зелене салате узгајане под црвеним, плавим и зеленим светлима Биљке које значајно расту под хладним белим флуоресцентним лампама вероватно ће имати зелено светло (24%) садржано у тробојној лампи далеко мање од резултата хладне беле флуоресцентне лампе (51%), односно ефекат сузбијања зеленог светла хладне беле флуоресцентне лампе је већи од три боје. Резултати лампе; (3) Стопа фотосинтезе биљака узгајаних под комбинацијом црвене и плаве светлости је знатно већа од оне код биљака узгајаних под зеленим светлом, што подржава претходну спекулацију.

Међутим, третирање семена зеленим ласером може учинити ротквице и шаргарепе дупло веће од контроле. Пригушен зелени пулс може убрзати издуживање садница које расту у мраку, односно подстаћи издуживање стабљике. Третман садница Арабидопсис тхалиана једним импулсом зелене светлости (525 нм ± 16 нм) (11,1 μмол·м-2·с-1, 9 с) из ЛЕД извора је резултирао смањењем транскрипата пластида и повећањем раста стабљике. стопа.

На основу података истраживања фотобиологије биљака у последњих 50 година, расправљало се о улози зеленог светла у развоју биљака, цветању, отварању стомата, расту стабљике, експресији гена хлоропласта и регулацији раста биљака. Верује се да је систем перцепције зеленог светла у хармонији са црвеним и плавим сензорима. Регулише раст и развој биљака. Имајте на уму да је у овом прегледу зелено светло (500~600нм) проширено тако да укључује жути део спектра (580~600нм).

Жуто светло (580~600нм) инхибира раст салате. Резултати садржаја хлорофила и суве тежине за различите односе црвене, далеко црвене, плаве, ултраљубичасте и жуте светлости, респективно, показују да само жуто светло (580~600нм) може објаснити разлику у ефектима раста између натријумове лампе високог притиска и метал-халогенида. лампа. То јест, жуто светло инхибира раст. Такође, жута светлост (врх на 595 нм) је јаче инхибирала раст краставца од зелене светлости (врх на 520 нм).

Неки закључци о конфликтним ефектима жуте/зелене светлости могу бити последица недоследног опсега таласних дужина светлости коришћених у тим студијама. Штавише, пошто неки истраживачи класификују светлост од 500 до 600 нм као зелено светло, постоји мало литературе о ефектима жуте светлости (580-600 нм) на раст и развој биљака.

Ултраљубичасто зрачење смањује површину листова биљке, инхибира продужавање хипокотила, смањује фотосинтезу и продуктивност и чини биљке подложним нападу патогена, али може индуковати синтезу флавоноида и одбрамбене механизме. УВ-Б може смањити садржај аскорбинске киселине и β-каротена, али може ефикасно да подстакне синтезу антоцијанина. УВ-Б зрачење доводи до фенотипа патуљасте биљке, малих, дебелих листова, кратких петељки, повећаних пазушних грана и промене односа корен/крошња.

Резултати истраживања на 16 сорти пиринча из 7 различитих региона Кине, Индије, Филипина, Непала, Тајланда, Вијетнама и Шри Ланке у стакленику су показали да је додавање УВ-Б резултирало повећањем укупне биомасе. Сорте (од којих је само једна достигла значајан ниво, са Шри Ланке), 12 сорти (од којих је 6 било значајних) и оне са УВ-Б осетљивошћу значајно су смањене у површини листова и величини плодишта. Постоји 6 сорти са повећаним садржајем хлорофила (од којих 2 достижу значајан ниво); 5 сорти са значајно смањеном стопом фотосинтезе листова и 1 сорта са значајно побољшаним (значајна је и њена укупна биомаса) повећањем).

Однос УВ-Б/ПАР је важна детерминанта одговора биљака на УВ-Б. На пример, УВ-Б и ПАР заједно утичу на морфологију и принос уља нане, што захтева висок ниво нефилтрираног природног светла.

Треба напоменути да су лабораторијске студије УВ-Б ефеката, иако корисне у идентификацији фактора транскрипције и других молекуларних и физиолошких фактора, последица употребе виших нивоа УВ-Б, без УВ-А пратећих и често ниске позадинске ПАР, резултати се обично не екстраполирају механички у природно окружење. Студије на терену обично користе УВ лампе за подизање или коришћење филтера за смањење нивоа УВ-Б.