Vyf monochromatiese ligte wat plantgroei beïnvloed

Lig is die basiese omgewingsfaktor vir plantegroei en -ontwikkeling. Dit is nie net die basiese energiebron vir fotosintese nie, maar ook 'n belangrike reguleerder van plantgroei en -ontwikkeling. Plantgroei en -ontwikkeling word nie net deur lighoeveelheid of ligintensiteit (fotonvloeddigtheid, fotonvloeddigtheid, PFD) beperk nie, maar ook deur ligkwaliteit, dit wil sê verskillende golflengtes van lig en straling en hul verskillende samestellingsverhoudings.

Die sonspektrum kan rofweg verdeel word in ultravioletstraling (ultraviolet, UV

Plante kan subtiele veranderinge in ligkwaliteit, ligintensiteit, lengte van lig en rigting in die groeiende omgewing opspoor, en die fisiologiese en morfologiese veranderinge inisieer wat nodig is om in hierdie omgewing te oorleef. Blou lig, rooi lig en ver rooi lig speel 'n sleutelrol in die beheer van die fotomorfogenese van plante. Fotoreseptore (fitochroom, Phy), kriptochroom (Cry) en fotoreseptore (fototropien, Phot) ontvang ligseine en veroorsaak groei en ontwikkeling van plante deur seintransduksie.

Monochromatiese lig soos hierin gebruik verwys na lig in 'n spesifieke golflengtereeks. Die reeks golflengtes van dieselfde monochromatiese lig wat in verskillende eksperimente gebruik word, is nie heeltemal konsekwent nie, en ander monochromatiese ligte wat soortgelyk is in golflengte oorvleuel dikwels in verskillende mate, veral voor die verskyning van 'n monochromatiese LED-ligbron. Op hierdie manier sal daar natuurlik verskillende en selfs teenstrydige resultate wees.

Rooi lig (R) inhibeer internode verlenging, bevorder laterale vertakking en kanteling, vertraag blom differensiasie, en verhoog antosianiene, chlorofil en karotenoïede. Rooi lig kan positiewe ligbeweging in Arabidopsis-wortels veroorsaak. Rooi lig het 'n positiewe uitwerking op plantweerstand teen biotiese en abiotiese spanning.

Ver rooi lig (FR) kan die rooi lig effek in baie gevalle teenwerk. 'n Lae R/FR-verhouding lei tot 'n afname in fotosintetiese kapasiteit van nierbone. In die groeikamer word die wit fluoresserende lamp as die hoofligbron gebruik, en die verrooi straling (die emissiepiek van 734 nm) word aangevul met LED's om die antosianien-, karotenoïed- en chlorofil-inhoud en die vars gewig te verminder, droë gewig, stamlengte, blaarlengte en blaar gemaak word. Die breedte word vergroot. Die effek van aanvullende FR op groei kan wees as gevolg van 'n toename in ligabsorpsie as gevolg van verhoogde blaaroppervlakte. Arabidopsis thaliana wat onder lae R/FR toestande gekweek is, was groter en dikker as dié wat onder hoë R/FR gekweek is, met groot biomassa en sterk koue aanpasbaarheid. Verskillende verhoudings van R/FR kan ook die souttoleransie van plante verander.

Oor die algemeen kan die verhoging van die fraksie blou lig in wit lig internodes verkort, blaaroppervlakte verminder, relatiewe groeitempo's verminder en stikstof/koolstof (N/C) verhoudings verhoog.

Hoë plantchlorofilsintese en chloroplastvorming sowel as chloroplaste met hoë chlorofil-a/b-verhouding en lae karotenoïedvlakke vereis blou lig. Onder die rooi lig het die fotosintetiese tempo van die algeselle geleidelik afgeneem, en die fotosintetiese tempo het vinnig herstel nadat dit na blou lig gegaan het of 'n bietjie blou lig bygevoeg het onder voortdurende rooi lig. Wanneer die donkergroeiende tabakselle vir 3 dae na aaneenlopende blou lig oorgedra is, het die totale hoeveelheid en chlorofil-inhoud van rubulose-1, 5-bisfosfaatkarboksilase/oksigenase (Rubisco) skerp toegeneem. In ooreenstemming hiermee neem die droë gewig van die selle in die volume van die eenheidkultuuroplossing ook skerp toe, terwyl dit baie stadig toeneem onder voortdurende rooi lig.

Dit is duidelik dat slegs rooi lig nie genoeg is vir fotosintese en groei van plante nie. Koring kan sy lewensiklus voltooi onder 'n enkele rooi LED-bron, maar om lang plante en groot getalle sade te verkry, moet 'n gepaste hoeveelheid blou lig bygevoeg word (Tabel 1). Die opbrengs van blaarslaai, spinasie en radyse wat onder 'n enkele rooi lig gekweek is, was laer as dié van die plante wat onder die kombinasie van rooi en blou gekweek is, terwyl die opbrengs van plante wat onder die kombinasie van rooi en blou met toepaslike blou lig gekweek is vergelykbaar was met dié van plante wat onder koel wit fluoresserende lampe gekweek word. Net so kan Arabidopsis thaliana sade produseer onder 'n enkele rooi lig, maar dit groei onder die kombinasie van rooi en blou lig namate die verhouding blou lig afneem (10% tot 1%) in vergelyking met plante wat onder koel wit fluoresserende lampe gekweek word. Plantbout, blom en resultate is vertraag. Die saadopbrengs van plante wat onder 'n kombinasie van rooi en blou lig gekweek is wat 10% blou lig bevat, was egter net die helfte van dié van plante wat onder koue wit fluoresserende lampe gekweek is. Oormatige blou lig inhibeer plantgroei, verkort internodes, verminderde vertakking, verminderde blaaroppervlakte en verminderde totale droë gewig. Plante het beduidende spesieverskille in die behoefte aan blou lig.

Daar moet kennis geneem word dat alhoewel sommige studies wat verskillende tipes ligbronne gebruik het getoon dat verskille in plantmorfologie en groei verband hou met verskille in die proporsie blou lig in die spektrum, is die gevolgtrekkings steeds problematies omdat die samestelling van die nie-blou lig. lig wat deur die verskillende tipes lampe wat gebruik word, is anders. Byvoorbeeld, alhoewel die droë gewig van sojaboon- en sorghumplante wat onder dieselfde ligfluoresserende lamp gekweek word en die netto fotosintetiese tempo per eenheid blaaroppervlakte aansienlik hoër is as dié wat onder laedruknatriumlampe gekweek word, kan hierdie resultate nie heeltemal toegeskryf word aan blou lig onder lae druk natrium lampe. Gebrek, ek is bevrees dit hou ook verband met die geel en groen lig onder die laedruk natrium lamp en die oranje rooi lig.

Die droë gewig van tamatiesaailinge wat onder wit lig gekweek is (wat rooi, blou en groen lig bevat) was aansienlik laer as dié van saailinge wat onder rooi en blou lig gekweek is. Spektrale opsporing van groei-inhibisie in weefselkultuur het aangedui dat die mees skadelike ligkwaliteit groen lig was met 'n piek by 550 nm. Die planthoogte, vars en droë gewig van goudsbloem wat onder die lig van groen lig gekweek is, het met 30% tot 50% toegeneem in vergelyking met plante wat onder volspektrumlig gekweek is. Volspektrum liggevulde groen lig veroorsaak dat die plante kort en droog is, en die vars gewig word verminder. Die verwydering van groen lig versterk die blom van goudsbloem, terwyl die aanvulling van groen lig die blom van Dianthus en blaarslaai inhibeer.

Daar is egter ook berigte van groen lig wat groei bevorder. Kim et al. tot die gevolgtrekking gekom dat die rooi-blou gekombineerde lig (LED's) aangevul groen lig tot die gevolgtrekking lei dat plantgroei geïnhibeer word wanneer groen lig 50% oorskry, terwyl plantgroei verbeter word wanneer die groenligverhouding minder as 24% is. Alhoewel die droë gewig van die boonste gedeelte van die blaarslaai verhoog word deur die groen lig wat bygevoeg word deur die groen fluoresserende lig op die rooi en blou gekombineerde lig agtergrond wat deur die LED verskaf word, is die gevolgtrekking dat die byvoeging van groen lig die groei verbeter en meer produseer biomassa as die koel wit lig is problematies: (1) Die droë gewig van die biomassa wat hulle waarneem is slegs die droë gewig van die bogrondse deel. As die droë gewig van die ondergrondse wortelstelsel ingesluit word, kan die resultaat anders wees; (2) die boonste deel van die blaarslaai wat onder die rooi, blou en groen ligte gekweek word Plante wat aansienlik groei onder koue wit fluoresserende lampe sal waarskynlik die groen lig (24%) wat in die driekleurlamp bevat, baie minder hê as die resultaat van die koelwit fluoresserende lamp (51%), dit wil sê, die groenligonderdrukkingseffek van die koelwit fluoresserende lamp is groter as die drie kleure. Die resultate van die lamp; (3) Die fotosintesetempo van die plante wat onder die kombinasie van rooi en blou lig gekweek is, is aansienlik hoër as dié van die plante wat onder groen lig gekweek is, wat die vorige spekulasie ondersteun.

Die behandeling van die sade met 'n groen laser kan egter radyse en wortels twee keer so groot maak as die kontrole. 'n Dowwe groen pols kan die verlenging van die saailinge wat in die donker groei, versnel, dit wil sê, stamverlenging bevorder. Behandeling van Arabidopsis thaliana-saailinge met 'n enkele groenlig (525 nm ± 16 nm) pols (11.1 μmol·m-2·s-1, 9 s) vanaf 'n LED-bron het gelei tot 'n afname in plastied-transkripsies en 'n toename in stamgroei koers.

Gebaseer op die afgelope 50 jaar se plantfotobiologie-navorsingsdata, is die rol van groen lig in plantontwikkeling, blom, huidmondjie-opening, stamgroei, chloroplastgeenuitdrukking en plantgroeiregulering bespreek. Daar word geglo dat die groenligpersepsiestelsel in harmonie is met die rooi en blou sensors. Reguleer die groei en ontwikkeling van plante. Let daarop dat groen lig (500~600nm) in hierdie oorsig uitgebrei word om die geel gedeelte van die spektrum (580~600nm) in te sluit.

Geel lig (580~600nm) inhibeer blaarslaaigroei. Die resultate van chlorofil-inhoud en droë gewig vir verskillende verhoudings van onderskeidelik rooi, verrooi, blou, ultraviolet en geel lig dui aan dat slegs geel lig (580~600nm) die verskil in groei-effekte tussen hoëdruk natriumlamp en metaalhalied kan verklaar lamp. Dit wil sê, geel lig inhibeer groei. Geel lig (piek by 595 nm) het ook komkommergroei sterker gerem as groen lig (piek by 520 nm).

Sommige gevolgtrekkings oor die teenstrydige effekte van geel/groen lig kan wees as gevolg van die inkonsekwente reeks golflengtes van lig wat in daardie studies gebruik word. Verder, omdat sommige navorsers lig van 500 tot 600 nm as groen lig klassifiseer, is daar min literatuur oor die uitwerking van geel lig (580-600 nm) op plantgroei en -ontwikkeling.

Ultravioletstraling verminder plantblaaroppervlakte, inhibeer hipokotielverlenging, verminder fotosintese en produktiwiteit, en maak plante vatbaar vir patogeenaanval, maar kan flavonoïedsintese en verdedigingsmeganismes veroorsaak. UV-B kan die inhoud van askorbiensuur en β-karoteen verminder, maar kan effektief antosianiensintese bevorder. UV-B-straling lei tot 'n dwergplantfenotipe, klein, dik blare, kort blaarstel, verhoogde okseltakke en veranderinge in wortel/kroonverhouding.

Die resultate van ondersoeke op 16 ryskultivars uit 7 verskillende streke van China, Indië, die Filippyne, Nepal, Thailand, Viëtnam en Sri Lanka in die kweekhuis het getoon dat die byvoeging van UV-B 'n toename in die totale biomassa tot gevolg gehad het. Kultivars (waarvan slegs een 'n beduidende vlak bereik het, vanaf Sri Lanka), 12 kultivars (waarvan 6 betekenisvol was), en dié met UV-B-sensitiwiteit was aansienlik verminder in blaaroppervlakte en helmstokgrootte. Daar is 6 kultivars met verhoogde chlorofil-inhoud (waarvan 2 beduidende vlakke bereik); 5 kultivars met aansienlik verlaagde blaarfotosintetiese tempo, en 1 kultivar met aansienlik verbeterde (sy totale biomassa is ook betekenisvol) toename).

Die verhouding van UV-B/PAR is 'n belangrike determinant van plantrespons op UV-B. Byvoorbeeld, UV-B en PAR beïnvloed saam die morfologie en olie-opbrengs van kruisement, wat hoë vlakke van ongefiltreerde natuurlike lig vereis.

Daar moet kennis geneem word dat laboratoriumstudies van UV-B-effekte, hoewel nuttig in die identifisering van transkripsiefaktore en ander molekulêre en fisiologiese faktore, te wyte is aan die gebruik van hoër UV-B-vlakke, geen UV-A-gepaardgaande en Dikwels lae agtergrond PAR, die resultate word gewoonlik nie meganies na die natuurlike omgewing geëkstrapoleer nie. Veldstudies gebruik tipies UV-lampe om te verhoog of gebruik filters om UV-B-vlakke te verminder.