Ургамлын өсөлтөд нөлөөлдөг таван монохромат гэрэл

Гэрэл бол ургамлын өсөлт хөгжилтийн гол хүчин зүйл юм. Энэ нь фотосинтезийн үндсэн эрчим хүчний эх үүсвэр төдийгүй ургамлын өсөлт, хөгжлийн чухал зохицуулагч юм. Ургамлын өсөлт хөгжилтийг зөвхөн гэрлийн хэмжээ эсвэл гэрлийн эрчим (фотон урсгалын нягтрал, фотоны урсгалын нягтрал, PFD) хязгаарлаад зогсохгүй гэрлийн чанар, өөрөөр хэлбэл гэрэл ба цацрагийн долгионы урт, тэдгээрийн найрлагын өөр өөр харьцаагаар хязгаарлагддаг.

Нарны спектрийг хэт ягаан туяа (хэт ягаан туяа, хэт ягаан туяа

Ургамал нь ургаж буй орчинд гэрлийн чанар, гэрлийн эрч хүч, гэрлийн урт, чиглэлийн нарийн өөрчлөлтийг илрүүлж, энэ орчинд амьдрахад шаардлагатай физиологи, морфологийн өөрчлөлтийг эхлүүлж чаддаг. Цэнхэр гэрэл, улаан гэрэл, хол улаан гэрэл нь ургамлын фотоморфогенезийг удирдахад гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Фоторецепторууд (фитохром, Phy), криптохром (Уйлах), фото рецепторууд (фототропин, фото) нь гэрлийн дохиог хүлээн авч, дохио дамжуулах замаар ургамлын өсөлт, хөгжлийг өдөөдөг.

Энд ашигласан монохромат гэрэл нь тодорхой долгионы урттай гэрлийг хэлнэ. Өөр өөр туршилтуудад ашигласан ижил монохромат гэрлийн долгионы уртын хүрээ нь бүрэн нийцдэггүй бөгөөд долгионы урттай ижил төстэй бусад монохромат гэрлүүд нь ихэвчлэн өөр өөр хэмжээгээр давхцдаг, ялангуяа монохромат LED гэрлийн эх үүсвэр гарч ирэхээс өмнө. Ингэж байж өөр, бүр зөрчилтэй үр дүн гарах нь ойлгомжтой.

Улаан гэрэл (R) нь зангилааны завсрын суналтыг дарангуйлж, хажуугийн мөчир, үржил шимийг дэмжиж, цэцгийн ялгах явцыг удаашруулж, антоцианин, хлорофилл, каротиноидуудыг нэмэгдүүлдэг. Улаан гэрэл нь Арабидопсисын үндэст эерэг гэрлийн хөдөлгөөнийг үүсгэдэг. Улаан гэрэл нь ургамлын биотик ба абиотик стресст тэсвэртэй болоход эерэг нөлөө үзүүлдэг.

Алс улаан гэрэл (FR) нь олон тохиолдолд улаан гэрлийн нөлөөг эсэргүүцэж чаддаг. R/FR харьцаа бага байгаа нь шошны фотосинтезийн чадавхийг бууруулдаг. Өсөлтийн камерт цагаан флюресцент чийдэнг гол гэрлийн эх үүсвэр болгон ашигладаг бөгөөд алс улаан цацрагийг (734 нм-ийн ялгаруулалтын оргил) антоцианин, каротиноид, хлорофилийн агууламж, шинэ жинг бууруулах зорилгоор LED-ээр дүүргэдэг. хуурай жин, ишний урт, навчны урт, навчийг хийдэг. Өргөн нь нэмэгддэг. Нэмэлт FR-ийн өсөлтөд үзүүлэх нөлөө нь навчны талбай ихэссэнээс гэрлийн шингээлт нэмэгдсэнтэй холбоотой байж болно. R/FR бага нөхцөлд ургасан Arabidopsis thaliana нь өндөр R/FR нөхцөлд ургасантай харьцуулахад том, зузаан, том биомасстай, хүйтэнд дасан зохицох чадвартай байв. R/FR-ийн өөр өөр харьцаа нь ургамлын давсны хүлцлийг мөн өөрчилдөг.

Ерөнхийдөө цагаан гэрлийн цэнхэр гэрлийн фракцыг нэмэгдүүлэх нь зангилаа хоорондын зайг богиносгож, навчны талбайг багасгаж, харьцангуй өсөлтийн хурдыг бууруулж, азот/нүүрстөрөгчийн (N/C) харьцааг нэмэгдүүлдэг.

Ургамлын өндөр хлорофилийн нийлэгжилт, хлоропласт үүсэх, түүнчлэн хлорофилл a/b харьцаа өндөр, каротиноид багатай хлоропластууд нь цэнхэр гэрэл шаарддаг. Улаан гэрлийн дор замаг эсийн фотосинтезийн хурд аажмаар буурч, цэнхэр гэрэлд шилжих эсвэл тасралтгүй улаан гэрлийн дор зарим цэнхэр гэрэл нэмсэний дараа фотосинтезийн хурд хурдан сэргэв. Харанхуй ургасан тамхины эсийг 3 хоногийн турш тасралтгүй хөх гэрэлд шилжүүлэхэд рубулоз-1, 5-бисфосфат карбоксилаза/оксигеназын (Рубиско) нийт хэмжээ болон хлорофилийн агууламж эрс нэмэгджээ. Үүнтэй уялдуулан нэгж өсгөвөрлөх уусмалын эзэлхүүн дэх эсийн хуурай жин мөн огцом нэмэгдэж, харин тасралтгүй улаан гэрлийн үед маш удаан нэмэгддэг.

Ургамлын фотосинтез, өсөлтөд зөвхөн улаан гэрэл хангалтгүй байх нь ойлгомжтой. Улаан буудай нэг улаан LED эх үүсвэрийн дор амьдралынхаа мөчлөгийг дуусгах боломжтой боловч өндөр ургамал, олон тооны үр авахын тулд зохих хэмжээний цэнхэр гэрлийг нэмэх шаардлагатай (Хүснэгт 1). Ганц улаан гэрлээр тарьсан шанцайны ургамал, бууцай, улаан луувангийн ургац улаан, цэнхэр өнгийг хослуулан ургуулсан ургамлуудаас бага, харин зохих цэнхэр гэрлээр тарьсан ногооны ургац хүйтэн цагаан флюресцент чийдэн дор ургасан ургамал. Үүний нэгэн адил Arabidopsis thaliana нь нэг улаан гэрлийн дор үр гаргаж чаддаг боловч хүйтэн цагаан флюресцент гэрлийн дор ургасан ургамлуудтай харьцуулахад цэнхэр гэрлийн эзлэх хувь (10% -иас 1%) буурах тусам улаан, цэнхэр гэрлийн хослолын дор ургадаг. Ургамлын боолт, цэцэглэлт, үр дүн хойшлогдсон. Гэсэн хэдий ч 10% цэнхэр гэрлийг агуулсан улаан, цэнхэр гэрлийн хослолын дор ургуулсан ургамлын үрийн гарц нь хүйтэн цагаан флюресцент чийдэнгийн дор ургасан ургамлын үрийн ургацын дөнгөж тал хувьтай байв. Хэт их хөх гэрэл нь ургамлын өсөлтийг саатуулж, завсрын зангилаа богиносгож, мөчирлөлтийг багасгаж, навчны талбайг багасгаж, нийт хуурай жинг бууруулдаг. Ургамал нь цэнхэр гэрлийн хэрэгцээнд ихээхэн ялгаатай байдаг.

Хэдийгээр янз бүрийн төрлийн гэрлийн эх үүсвэрийг ашигласан зарим судалгаагаар ургамлын морфологи, өсөлтийн ялгаа нь спектр дэх цэнхэр гэрлийн эзлэх хувьтай холбоотой болохыг харуулсан боловч цэнхэр бус гэрлийн найрлага нь тодорхойгүй байгаа тул дүгнэлтүүд асуудалтай хэвээр байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. ашигласан чийдэнгийн төрөл бүрийн ялгарах гэрэл өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, ижил гэрлийн флюресцент чийдэнгийн дор ургасан шар буурцаг, шар буурцагны ургамлын хуурай жин, навчны нэгж талбайд ногдох фотосинтезийн хувь хэмжээ нь нам даралтын натрийн чийдэнгийн дор ургасантай харьцуулахад хамаагүй өндөр боловч эдгээр үр дүнг хөх гэрэлтэй холбон тайлбарлах боломжгүй юм. бага даралтын натрийн чийдэн. Дутмаг, энэ нь нам даралтын натрийн чийдэн, улбар шар улаан гэрлийн доорх шар, ногоон гэрэлтэй холбоотой байх гэж би айж байна.

Цагаан гэрэлд (улаан, хөх, ногоон гэрэл агуулсан) ургуулсан улаан лоолийн суулгацын хуурай жин нь улаан, цэнхэр гэрлийн дор ургасан суулгацаас хамаагүй бага байв. Эд эсийн өсгөвөрт өсөлтийг дарангуйлах спектрийн илрүүлэлт нь хамгийн хортой гэрлийн чанар нь 550 нм-ийн оргилтой ногоон гэрэл болохыг харуулж байна. Ногоон гэрлийн дор ургасан мариголдын ургамлын өндөр, шинэхэн, хуурай жин нь бүрэн гэрлийн дор ургасан ургамлуудтай харьцуулахад 30% -иас 50% -иар өссөн байна. Бүрэн спектрийн гэрлээр дүүрсэн ногоон гэрэл нь ургамал богино, хуурай болоход хүргэдэг бөгөөд шинэхэн жин багасдаг. Ногоон гэрлийг арилгах нь мариголдны цэцэглэлтийг бэхжүүлдэг бол ногоон гэрэл нь Диантус, шанцайны ургамал цэцэглэхэд саад болдог.

Гэсэн хэдий ч ногоон гэрлээр өсөлтийг дэмжсэн мэдээлэл бас бий. Ким нар. Улаан-цэнхэр хосолсон гэрлийн (LED) ногоон гэрлийн нэмэлт нь ногоон гэрлийн хэмжээ 50% -иас хэтрэх үед ургамлын ургалтыг саатуулдаг, харин ногоон гэрлийн харьцаа 24% -иас бага байвал ургамлын ургалтыг сайжруулдаг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Хэдийгээр LED-ийн өгсөн улаан, цэнхэр хосолсон гэрлийн дэвсгэр дээр ногоон флюресцент гэрлээр нэмсэн ногоон гэрлээр шанцайны дээд хэсгийн хуурай жин нэмэгдэж байгаа ч ногоон гэрлийг нэмэх нь өсөлтийг сайжруулж, илүү ихийг үүсгэдэг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. хүйтэн цагаан гэрлээс илүү биомасс нь асуудалтай байдаг: (1) Тэдний ажиглаж буй биомассын хуурай жин нь зөвхөн газар дээрх хэсгийн хуурай жин юм. Хэрэв газар доорх үндэс системийн хуурай жинг оруулбал үр дүн нь өөр байж болно; (2) улаан, хөх, ногоон гэрлийн дор ургасан шанцайны ургамалын дээд хэсэг Хүйтэн цагаан флюресцент чийдэнгийн дор их хэмжээгээр ургадаг ургамлууд гурван өнгийн чийдэнгийн ногоон гэрэл (24%) нь үр дүнгээс хамаагүй бага байх магадлалтай. хүйтэн цагаан флюресцент чийдэнгийн (51%), өөрөөр хэлбэл хүйтэн цагаан флюресцент чийдэнгийн ногоон гэрлийг дарах нөлөө нь гурван өнгөнөөс их байна. Дэнлүүний үр дүн; (3) Улаан, цэнхэр гэрлийн хослолын дор ургасан ургамлын фотосинтезийн хурд нь ногоон гэрлийн дор ургасан ургамлаас хамаагүй өндөр байгаа нь өмнөх таамаглалыг баталж байна.

Гэсэн хэдий ч үрийг ногоон лазераар эмчлэх нь улаан лууван, лууваныг хяналтаас хоёр дахин том болгож чадна. Бүдэг ногоон импульс нь харанхуйд ургаж буй суулгацын суналтыг хурдасгаж, өөрөөр хэлбэл ишний суналтыг дэмждэг. Arabidopsis thaliana суулгацыг LED эх үүсвэрээс нэг ногоон гэрлээр (525 нм ± 16 нм) импульс (11.1 мкмоль·м-2·с-1, 9 сек)-ээр эмчилснээр пластидын транскрипт буурч, ишний ургалт ихэссэн. ханш.

Ургамлын фотобиологийн судалгааны сүүлийн 50 жилийн мэдээлэлд үндэслэн ногоон гэрлийн ургамлын хөгжил, цэцэглэлт, стоматын нээлт, ишний өсөлт, хлоропласт генийн илэрхийлэл, ургамлын өсөлтийн зохицуулалтад гүйцэтгэх үүрэг зэргийг хэлэлцэв. Ногоон гэрлийг мэдрэх систем нь улаан, цэнхэр мэдрэгчтэй нийцдэг гэж үздэг. Ургамлын өсөлт, хөгжлийг зохицуулах. Энэхүү тоймд ногоон гэрлийг (500~600нм) сунгаж, спектрийн шар хэсгийг (580~600нм) багтаасан болохыг анхаарна уу.

Шар гэрэл (580~600нм) шанцайны ургамал ургалтыг саатуулдаг. Улаан, алс улаан, хөх, хэт ягаан, шар гэрлийн янз бүрийн харьцааны хлорофилийн агууламж ба хуурай жингийн үр дүн нь зөвхөн шар гэрэл (580 ~ 600 нм) өндөр даралтын натрийн чийдэн ба металл галидын өсөлтийн нөлөөллийн ялгааг тайлбарлаж чадна гэдгийг харуулж байна. чийдэн. Өөрөөр хэлбэл, шар гэрэл нь өсөлтийг саатуулдаг. Мөн шар гэрэл (595 нм-ийн оргил) өргөст хэмхний өсөлтийг ногоон гэрлээс (520 нм-ийн оргил) илүү хүчтэй дарангуйлдаг.

Шар/ногоон гэрлийн зөрчилтэй нөлөөллийн талаарх зарим дүгнэлт нь тэдгээр судалгаанд ашигласан гэрлийн долгионы уртын харилцан адилгүй хүрээтэй холбоотой байж болох юм. Түүгээр ч барахгүй зарим судлаачид 500-600 нм хүртэлх гэрлийг ногоон гэрлээр ангилдаг тул шар гэрлийн (580-600 нм) ургамлын ургалт, хөгжилд үзүүлэх нөлөөллийн тухай ном зохиол бага байдаг.

Хэт ягаан туяа нь ургамлын навчны талбайг багасгаж, гипокотилийн суналтыг дарангуйлж, фотосинтез, бүтээмжийг бууруулж, ургамлыг эмгэг төрүүлэгчдийн халдлагад өртөмтгий болгодог боловч флавоноидын нийлэгжилт, хамгаалалтын механизмыг өдөөдөг. UV-B нь аскорбины хүчил ба β-каротины агууламжийг бууруулж чаддаг ч антоцианины нийлэгжилтийг үр дүнтэй дэмждэг. Хэт ягаан туяаны B цацраг нь одой ургамлын фенотип, жижиг, зузаан навч, богино иштэй, суганы мөчир нэмэгдэж, үндэс / титэм харьцаа өөрчлөгддөг.

Хүлэмжинд Хятад, Энэтхэг, Филиппин, Балба, Тайланд, Вьетнам, Шри-Ланк зэрэг 7 өөр бүс нутгийн цагаан будааны 16 сортыг судалсны үр дүнд UV-B нэмсэнээр нийт биомасс нэмэгдэж байгааг харуулсан. Сорьцууд (зөвхөн нэг нь мэдэгдэхүйц түвшинд хүрсэн, Шри Ланкаас ирсэн), 12 сорт (үүнээс 6 нь чухал ач холбогдолтой), хэт ягаан туяаны B-д мэдрэмтгий сортууд нь навчны талбай болон тариалагчийн хэмжээгээр мэдэгдэхүйц багассан. Хлорофилийн агууламж нэмэгдсэн 6 сорт байдаг (үүнээс 2 нь мэдэгдэхүйц түвшинд хүрдэг); Навчны фотосинтезийн хурд мэдэгдэхүйц буурсан 5 сорт, мэдэгдэхүйц сайжирсан 1 сорт (нийт биомасс нь бас чухал) нэмэгддэг).

Хэт ягаан туяаны B/PAR-ийн харьцаа нь ургамлын хэт ягаан туяанд үзүүлэх хариу урвалыг тодорхойлох чухал хүчин зүйл юм. Жишээлбэл, UV-B болон PAR нь гааны морфологи, тосны гарцад нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь өндөр түвшний шүүлтүүргүй байгалийн гэрэл шаарддаг.

Хэт ягаан туяаны B-ийн нөлөөний лабораторийн судалгаа хэдийгээр транскрипцийн хүчин зүйл болон бусад молекул болон физиологийн хүчин зүйлсийг тодорхойлоход тустай боловч хэт ягаан туяаны-В-ийн түвшин өндөр, хэт ягаан туяаны-A дагалддаггүй, ихэвчлэн PAR бага байдагтай холбоотой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. үр дүнг байгалийн орчинд механик аргаар экстраполяци хийдэггүй. Хээрийн судалгаанд ихэвчлэн хэт ягаан туяаны чийдэнг нэмэгдүүлэх эсвэл хэт ягаан туяаны B-ийн түвшинг бууруулах шүүлтүүрийг ашигладаг.