П'ять монохроматичних світильників, які впливають на ріст рослин

Світло є основним фактором середовища для росту і розвитку рослин. Це не тільки основне джерело енергії для фотосинтезу, а й важливий регулятор росту і розвитку рослин. Ріст і розвиток рослин обмежуються не лише кількістю або інтенсивністю світла (щільність потоку фотонів, щільність потоку фотонів, PFD), але й якістю світла, тобто різними довжинами хвиль світла та випромінювання та різними співвідношеннями їх складу.

Сонячний спектр можна приблизно розділити на ультрафіолетове випромінювання (ультрафіолетове, УФ

Рослини можуть виявляти незначні зміни в якості освітлення, інтенсивності світла, тривалості світла та напрямку в середовищі вирощування, а також ініціювати фізіологічні та морфологічні зміни, необхідні для виживання в цьому середовищі. Синє світло, червоне світло та далеко червоне світло відіграють ключову роль у контролі фотоморфогенезу рослин. Фоторецептори (фітохром, Phy), криптохром (Cry) і фоторецептори (фототропін, Phot) приймають світлові сигнали та індукують ріст і розвиток рослин за допомогою сигнальної трансдукції.

Монохроматичне світло, як тут використовується, відноситься до світла в певному діапазоні довжин хвиль. Діапазон довжин хвиль одного і того ж монохроматичного світла, що використовується в різних експериментах, не є повністю узгодженим, і інші монохроматичні світла, схожі за довжиною хвилі, часто перекриваються різною мірою, особливо до появи монохроматичного світлодіодного джерела світла. Таким чином, природно, будуть різні і навіть суперечливі результати.

Червоне світло (R) гальмує подовження міжвузлів, сприяє бічному розгалуженню та кущінню, затримує диференціацію квіток і збільшує кількість антоціанів, хлорофілу та каротиноїдів. Червоне світло може спричинити позитивний рух світла в коренях Arabidopsis. Червоне світло позитивно впливає на стійкість рослин до біотичних і абіотичних стресів.

Далеке червоне світло (FR) може протидіяти ефекту червоного світла в багатьох випадках. Низьке співвідношення R/FR призводить до зниження фотосинтетичної здатності квасолі. У ростовій камері біла люмінесцентна лампа використовується як основне джерело світла, а дальнє червоне випромінювання (пік випромінювання 734 нм) доповнюється світлодіодами для зменшення вмісту антоціанів, каротиноїдів і хлорофілу, а також свіжої ваги, сухої ваги, довжини стебла, довжини листя та листя. Ширина збільшена. Вплив додаткового FR на ріст може бути зумовлений збільшенням поглинання світла через збільшення площі листя. Arabidopsis thaliana, вирощений в умовах низького R/FR, був більшим і товщі, ніж ті, що вирощувалися в умовах високого R/FR, з великою біомасою та сильною адаптованістю до холоду. Різне співвідношення R/FR також може змінити стійкість рослин до солі.

Загалом збільшення частки синього світла в білому світлі може вкоротити міжвузля, зменшити площу листя, зменшити відносні темпи росту та збільшити співвідношення азот/вуглець (N/C).

Високий синтез хлорофілу рослин і утворення хлоропластів, а також хлоропласти з високим співвідношенням хлорофілу a/b і низьким рівнем каротиноїдів потребують синього світла. Під червоним світлом швидкість фотосинтезу клітин водоростей поступово знижувалася, і швидкість фотосинтезу швидко відновлювалася після переходу на синє світло або додавання синього світла під безперервним червоним світлом. Коли клітини тютюну, що ростуть у темряві, переносили на безперервне синє світло протягом 3 днів, загальна кількість і вміст хлорофілу рубулози-1, 5-бісфосфаткарбоксилази/оксигенази (Rubisco) різко зросла. Відповідно до цього, суха маса клітин в об’ємі одиничного культурального розчину також різко зростає, тоді як при безперервному червоному світлі вона збільшується дуже повільно.

Очевидно, що для фотосинтезу і росту рослин одного лише червоного світла недостатньо. Пшениця може завершити свій життєвий цикл під одним джерелом червоних світлодіодів, але для отримання високих рослин і великої кількості насіння необхідно додати відповідну кількість синього світла (табл. 1). Урожай салату, шпинату та редьки, вирощених при одному червоному освітленні, був нижчим, ніж у рослин, вирощених при поєднанні червоного та синього, тоді як урожай рослин, вирощених при поєднанні червоного та синього з відповідним синім освітленням, був порівнянним з у рослин, вирощених під холодними білими люмінесцентними лампами. Подібним чином Arabidopsis thaliana може давати насіння при одному червоному світлі, але він росте при поєднанні червоного та синього світла, оскільки частка синього світла зменшується (від 10% до 1%) порівняно з рослинами, вирощеними під холодними білими флуоресцентними лампами. Закріплення рослин, цвітіння та результати були відкладені. Однак урожай насіння рослин, вирощених під поєднанням червоного та синього світла, що містить 10% синього світла, був лише вдвічі меншим, ніж у рослин, вирощених під холодними білими люмінесцентними лампами. Надмірне синє світло гальмує ріст рослин, вкорочуючи міжвузля, зменшуючи розгалуження, зменшуючи площу листя та зменшуючи загальну суху вагу. Рослини мають значні видові відмінності щодо потреби в синьому світлі.

Слід зазначити, що хоча деякі дослідження з використанням різних типів джерел світла показали, що відмінності в морфології та зростанні рослин пов’язані з відмінностями в частці синього світла в спектрі, висновки все ще проблематичні, оскільки склад неблакитного світла світло, що випромінюється різними типами ламп, що використовуються, відрізняється. Наприклад, незважаючи на те, що суха вага рослин сої та сорго, вирощених під люмінесцентною лампою однакового світла, і чиста швидкість фотосинтезу на одиницю площі листя значно вищі, ніж у рослин, вирощених під натрієвими лампами низького тиску, ці результати не можна повністю віднести до синього світла під освітленням. натрієві лампи низького тиску. Відсутність, я боюся, це також пов’язано з жовтим і зеленим світлом під натрієвою лампою низького тиску та оранжево-червоним світлом.

Суха вага розсади томатів, вирощеної на білому світлі (що містить червоне, синє та зелене світло), була значно нижчою, ніж у розсади, вирощеної на червоному та синьому освітленні. Спектральне виявлення пригнічення росту в культурі тканин показало, що найшкідливішою якістю світла було зелене світло з піком при 550 нм. Висота рослини, свіжа та суха вага чорнобривців, вирощених під світлом зеленого світла, збільшилися на 30% до 50% порівняно з рослинами, вирощеними під світлом повного спектру. Зелене світло, наповнене повним спектром світла, робить рослини низькими та сухими, а свіжа вага зменшується. Видалення зеленого світла посилює цвітіння чорнобривців, а доповнення зеленого світла гальмує цвітіння діантуса та салату.

Однак є також повідомлення про те, що зелене світло сприяє зростанню. Кім та ін. дійшли висновку, що комбіноване червоно-синє світло (світлодіоди), доповнене зеленим світлом, призводить до висновку, що ріст рослин пригнічується, коли зелене світло перевищує 50%, тоді як ріст рослин посилюється, коли співвідношення зеленого світла менше 24%. Незважаючи на те, що суха вага верхньої частини салату збільшується зеленим світлом, доданим зеленим флуоресцентним світлом на червоно-синьому комбінованому світловому фоні, створеному світлодіодом, висновок, що додавання зеленого світла посилює ріст і виробляє більше біомаси, ніж холодне біле світло, проблематично: (1) Суха вага біомаси, яку вони спостерігають, є лише сухою вагою надземної частини. Якщо включити суху вагу підземної кореневої системи, результат може бути іншим; (2) верхня частина салату, вирощена під червоним, синім і зеленим світлом Рослини, які значно ростуть під холодними білими флуоресцентними лампами, ймовірно, матимуть зелене світло (24%), що міститься в триколірній лампі, набагато менше, ніж результат холодної білої флуоресцентної лампи (51%), тобто ефект придушення зеленого світла холодної білої флуоресцентної лампи більший, ніж три кольори. Результати роботи лампи; (3) Швидкість фотосинтезу рослин, вирощених при поєднанні червоного та синього світла, значно вища, ніж у рослин, вирощених під зеленим світлом, що підтверджує попередні припущення.

Однак обробка насіння зеленим лазером може зробити редиску та моркву вдвічі більшими за контрольну. Тьмяний зелений імпульс може прискорити витягування розсади, що росте в темряві, тобто сприяти подовженню стебла. Обробка проростків Arabidopsis thaliana одним імпульсом зеленого світла (525 нм ± 16 нм) (11,1 мкмоль·м-2·с-1, 9 с) від світлодіодного джерела призвела до зменшення транскриптів пластид і збільшення росту стебла швидкість.

На основі даних фотобіологічних досліджень рослин за останні 50 років було обговорено роль зеленого світла в розвитку рослин, цвітінні, відкритті продихів, зростанні стебла, експресії генів хлоропластів і регуляції росту рослин. Вважається, що система сприйняття зеленого світла гармонує з сенсорами червоного і синього. Регулюють ріст і розвиток рослин. Зверніть увагу, що в цьому огляді зелене світло (500~600 нм) розширено, щоб включити жовту частину спектру (580~600 нм).

Жовте світло (580~600 нм) пригнічує ріст салату. Результати вмісту хлорофілу та сухої маси для різних співвідношень червоного, далеко червоного, синього, ультрафіолетового та жовтого світла відповідно вказують на те, що лише жовте світло (580~600 нм) може пояснити різницю в ефектах росту між натрієвою лампою високого тиску та галогенідом металу. лампа. Тобто жовте світло гальмує ріст. Крім того, жовте світло (пік при 595 нм) пригнічувало ріст огірка сильніше, ніж зелене світло (пік при 520 нм).

Деякі висновки щодо суперечливих ефектів жовто-зеленого світла можуть бути пов’язані з непослідовним діапазоном довжин хвиль світла, що використовується в цих дослідженнях. Крім того, оскільки деякі дослідники класифікують світло від 500 до 600 нм як зелене світло, існує мало літератури про вплив жовтого світла (580-600 нм) на ріст і розвиток рослин.

Ультрафіолетове випромінювання зменшує площу листя рослини, пригнічує подовження гіпокотилю, знижує фотосинтез і продуктивність і робить рослини чутливими до атаки патогенів, але може індукувати синтез флавоноїдів і захисні механізми. УФ-B може знизити вміст аскорбінової кислоти та β-каротину, але може ефективно сприяти синтезу антоціану. УФ-В випромінювання призводить до карликового фенотипу рослини, маленьких, товстих листків, короткого черешка, збільшення пазушних гілок і зміни співвідношення корінь/крона.

Результати досліджень 16 сортів рису з 7 різних регіонів Китаю, Індії, Філіппін, Непалу, Таїланду, В’єтнаму та Шрі-Ланки в теплиці показали, що додавання УФ-В призвело до збільшення загальної біомаси. Культивари (лише один із яких досяг значного рівня, зі Шрі-Ланки), 12 сортів (з яких 6 були значними), а також сорти з чутливістю до УФ-В були значно зменшені в площі листя та розмірі культиватора. Існує 6 сортів з підвищеним вмістом хлорофілу (2 з яких досягають значного рівня); 5 сортів зі значно зниженою швидкістю фотосинтезу листя та 1 сорт зі значно покращеним (його загальна біомаса також значна) збільшенням).

Співвідношення UV-B/PAR є важливим визначальним фактором реакції рослин на UV-B. Наприклад, UV-B і PAR разом впливають на морфологію та вихід олії м’яти, для чого необхідний високий рівень нефільтрованого природного світла.

Слід зазначити, що лабораторні дослідження ефектів УФ-В, хоча й корисні для визначення факторів транскрипції та інших молекулярних і фізіологічних факторів, пов’язані з використанням вищих рівнів УФ-В, відсутності супутнього УФ-А та часто низького фонового PAR, Результати зазвичай не екстраполюються механічно на природне середовище. У польових дослідженнях зазвичай використовують УФ-лампи для підвищення або використовують фільтри для зниження рівня УФ-В.