पाच मोनोक्रोमॅटिक दिवे जे वनस्पतींच्या वाढीवर परिणाम करतात

वनस्पतींच्या वाढीसाठी आणि विकासासाठी प्रकाश हा मूलभूत पर्यावरणीय घटक आहे. प्रकाशसंश्लेषणासाठी हा केवळ मूळ उर्जा स्त्रोतच नाही तर वनस्पतींच्या वाढ आणि विकासाचा एक महत्त्वाचा नियामक देखील आहे. वनस्पतींची वाढ आणि विकास केवळ प्रकाशाचे प्रमाण किंवा प्रकाशाच्या तीव्रतेने (फोटॉन फ्लक्स घनता, फोटॉन फ्लक्स घनता, पीएफडी) मर्यादित नाही तर प्रकाशाच्या गुणवत्तेद्वारे, म्हणजे प्रकाश आणि किरणोत्सर्गाच्या भिन्न तरंगलांबी आणि त्यांच्या भिन्न रचना गुणोत्तरांद्वारे देखील मर्यादित आहे.

सौर स्पेक्ट्रमचे अंदाजे अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गामध्ये विभागले जाऊ शकते (अतिनील, UV

वाढत्या वातावरणातील प्रकाशाची गुणवत्ता, प्रकाशाची तीव्रता, प्रकाशाची लांबी आणि दिशा यातील सूक्ष्म बदल वनस्पती ओळखू शकतात आणि या वातावरणात टिकून राहण्यासाठी आवश्यक शारीरिक आणि आकारशास्त्रीय बदल सुरू करू शकतात. वनस्पतींचे फोटोमॉर्फोजेनेसिस नियंत्रित करण्यात निळा प्रकाश, लाल प्रकाश आणि दूरचा लाल प्रकाश महत्त्वाची भूमिका बजावतात. फोटोरिसेप्टर्स (फायटोक्रोम, Phy), क्रिप्टोक्रोम (क्राय), आणि फोटोरिसेप्टर्स (फोटोट्रॉपिन, फोटो) प्रकाश सिग्नल प्राप्त करतात आणि सिग्नल ट्रान्सडक्शनद्वारे वनस्पतींची वाढ आणि विकास करतात.

येथे वापरलेला मोनोक्रोमॅटिक प्रकाश एका विशिष्ट तरंगलांबीच्या श्रेणीतील प्रकाशाचा संदर्भ देतो. वेगवेगळ्या प्रयोगांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या समान मोनोक्रोमॅटिक प्रकाशाच्या तरंगलांबीची श्रेणी पूर्णपणे सुसंगत नसते आणि तरंगलांबीमध्ये समान असलेले इतर मोनोक्रोमॅटिक दिवे अनेकदा वेगवेगळ्या प्रमाणात ओव्हरलॅप होतात, विशेषत: मोनोक्रोमॅटिक LED प्रकाश स्रोत दिसण्यापूर्वी. अशा प्रकारे, स्वाभाविकपणे, भिन्न आणि अगदी विरोधाभासी परिणाम होतील.

लाल दिवा (R) इंटरनोड लांबवणे प्रतिबंधित करते, बाजूकडील शाखा आणि टिलरिंगला प्रोत्साहन देते, फुलांचे भेद करण्यास विलंब करते आणि अँथोसायनिन्स, क्लोरोफिल आणि कॅरोटीनोइड्स वाढवते. लाल प्रकाशामुळे अरेबिडोप्सिसच्या मुळांमध्ये सकारात्मक प्रकाशाची गती येऊ शकते. लाल दिव्याचा जैविक आणि अजैविक ताणांना वनस्पतींच्या प्रतिकारावर सकारात्मक प्रभाव पडतो.

फार लाल दिवा (FR) अनेक प्रकरणांमध्ये लाल दिव्याच्या प्रभावाचा प्रतिकार करू शकतो. कमी आर/एफआर गुणोत्तरामुळे किडनी बीन्सची प्रकाशसंश्लेषण क्षमता कमी होते. ग्रोथ चेंबरमध्ये, पांढरा फ्लोरोसेंट दिवा मुख्य प्रकाश स्रोत म्हणून वापरला जातो आणि दूर-लाल किरणोत्सर्ग (734 एनएम उत्सर्जन शिखर) अँथोसायनिन, कॅरोटीनॉइड आणि क्लोरोफिल सामग्री कमी करण्यासाठी LEDs सह पूरक आहे आणि ताजे वजन, कोरडे वजन, स्टेमची लांबी, पानांची लांबी आणि पान तयार केले जाते. रुंदी वाढवली आहे. वाढीवर पूरक एफआरचा प्रभाव वाढलेल्या पानांच्या क्षेत्रामुळे प्रकाश शोषणात वाढ झाल्यामुळे असू शकतो. कमी आर/एफआर परिस्थितीत उगवलेले अरेबिडोप्सिस थालियाना हे उच्च आर/एफआर अंतर्गत उगवलेल्यापेक्षा मोठे आणि जाड होते, मोठ्या जैवमास आणि मजबूत थंड अनुकूलतेसह. R/FR चे वेगवेगळे गुणोत्तर देखील वनस्पतींच्या मीठ सहनशीलतेत बदल करू शकतात.

सर्वसाधारणपणे, पांढऱ्या प्रकाशात निळ्या प्रकाशाचा अंश वाढल्याने इंटरनोड्स लहान होतात, पानांचे क्षेत्र कमी होते, सापेक्ष वाढीचा दर कमी होतो आणि नायट्रोजन/कार्बन (N/C) गुणोत्तर वाढते.

उच्च वनस्पती क्लोरोफिल संश्लेषण आणि क्लोरोप्लास्ट निर्मिती तसेच उच्च क्लोरोफिल ए/बी गुणोत्तर आणि कमी कॅरोटीनॉइड पातळी असलेल्या क्लोरोप्लास्टना निळ्या प्रकाशाची आवश्यकता असते. लाल दिव्याखाली, शैवाल पेशींचा प्रकाशसंश्लेषण दर हळूहळू कमी होत गेला आणि निळ्या प्रकाशात गेल्यानंतर किंवा सतत लाल प्रकाशाखाली काही निळा प्रकाश जोडल्यानंतर प्रकाशसंश्लेषणाचा दर वेगाने पुनर्प्राप्त झाला. जेव्हा गडद वाढणाऱ्या तंबाखूच्या पेशी 3 दिवस सतत निळ्या प्रकाशात हस्तांतरित केल्या गेल्या तेव्हा रुब्युलोज-1, 5-बिस्फॉस्फेट कार्बोक्झिलेस/ऑक्सिजनेस (रुबिस्को) चे एकूण प्रमाण आणि क्लोरोफिल सामग्री झपाट्याने वाढली. याच्याशी सुसंगतपणे, युनिट कल्चर सोल्यूशनच्या व्हॉल्यूममधील पेशींचे कोरडे वजन देखील झपाट्याने वाढते, तर सतत लाल प्रकाशात ते खूप हळू वाढते.

साहजिकच, प्रकाशसंश्लेषण आणि वनस्पतींच्या वाढीसाठी फक्त लाल दिवा पुरेसा नाही. गहू एका लाल एलईडी स्त्रोताखाली त्याचे जीवन चक्र पूर्ण करू शकतो, परंतु उंच झाडे आणि मोठ्या संख्येने बिया मिळविण्यासाठी, योग्य प्रमाणात निळा प्रकाश जोडणे आवश्यक आहे (तक्ता 1). लाल आणि निळ्या रंगाच्या मिश्रणाखाली उगवलेल्या कोशिंबिरीसाठी वापरण्यात येणारा एक पाला व त्याचे झाड, पालक आणि मुळा यांचे उत्पादन लाल आणि निळ्या रंगाच्या मिश्रणाखाली उगवलेल्या वनस्पतींपेक्षा कमी होते, तर योग्य निळ्या प्रकाशासह लाल आणि निळ्या रंगाच्या मिश्रणाखाली उगवलेल्या वनस्पतींचे उत्पादन तुलनेत होते. थंड पांढऱ्या फ्लोरोसेंट दिव्यांच्या खाली उगवलेल्या वनस्पती. त्याचप्रमाणे, अरेबिडोप्सिस थालियाना एका लाल दिव्याखाली बिया तयार करू शकते, परंतु ते लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या संयोगाखाली वाढतात कारण थंड पांढऱ्या फ्लोरोसेंट दिव्यांच्या तुलनेत निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण कमी होते (10% ते 1%). झाडे लावणे, फुलणे आणि निकाल येण्यास उशीर झाला. तथापि, 10% निळा प्रकाश असलेल्या लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या मिश्रणाखाली उगवलेल्या वनस्पतींचे बीज उत्पादन थंड पांढऱ्या फ्लोरोसेंट दिव्यांच्या खाली उगवलेल्या वनस्पतींपेक्षा निम्मेच होते. जास्त निळा प्रकाश वनस्पतींच्या वाढीस प्रतिबंध करतो, इंटरनोड्स लहान करतो, शाखा कमी करतो, पानांचे क्षेत्र कमी करतो आणि एकूण कोरडे वजन कमी करतो. निळ्या प्रकाशाच्या आवश्यकतेमध्ये वनस्पतींमध्ये लक्षणीय प्रजाती फरक आहेत.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की जरी वेगवेगळ्या प्रकारच्या प्रकाश स्रोतांचा वापर करून काही अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की वनस्पती आकारविज्ञान आणि वाढीतील फरक स्पेक्ट्रममधील निळ्या प्रकाशाच्या प्रमाणात फरकांशी संबंधित आहेत, तरीही निष्कर्ष समस्याप्रधान आहेत कारण निळ्या नसलेल्या प्रकाशाच्या रचना वेगवेगळ्या प्रकारच्या दिव्यांद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश वेगळा असतो. उदाहरणार्थ, एकाच प्रकाशाच्या फ्लोरोसेंट दिव्याखाली उगवलेल्या सोयाबीन आणि ज्वारीच्या रोपांचे कोरडे वजन आणि प्रति युनिट पानांच्या क्षेत्रामध्ये निव्वळ प्रकाशसंश्लेषण दर कमी दाबाच्या सोडियम दिव्यांच्या खाली उगवलेल्या वनस्पतींपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त असले तरी, हे परिणाम पूर्णपणे निळ्या प्रकाशाच्या खाली उगवल्या जाऊ शकत नाहीत. कमी दाब सोडियम दिवे. अभाव, मला भीती वाटते की ते कमी-दाब सोडियम दिवा अंतर्गत पिवळा आणि हिरवा प्रकाश आणि नारिंगी लाल दिवा यांच्याशी संबंधित आहे.

पांढऱ्या प्रकाशाखाली वाढलेल्या टोमॅटोच्या रोपांचे कोरडे वजन (लाल, निळा आणि हिरवा प्रकाश असलेले) लाल आणि निळ्या प्रकाशाखाली वाढलेल्या रोपांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होते. टिश्यू कल्चरमध्ये वाढीच्या प्रतिबंधाचे स्पेक्ट्रल डिटेक्शन सूचित करते की सर्वात हानिकारक प्रकाश गुणवत्ता 550 एनएम शिखरासह हिरवा प्रकाश होता. पूर्ण स्पेक्ट्रम प्रकाशाखाली उगवलेल्या झाडांच्या तुलनेत हिरव्या प्रकाशाच्या प्रकाशाखाली उगवलेल्या झेंडूची उंची, ताजे आणि कोरडे वजन 30% ते 50% वाढले. पूर्ण-स्पेक्ट्रम प्रकाशाने भरलेल्या हिरव्या प्रकाशामुळे झाडे लहान आणि कोरडी होतात आणि ताजे वजन कमी होते. हिरवा प्रकाश काढून टाकल्याने झेंडूच्या फुलांना बळकटी मिळते, तर हिरवा प्रकाश पूरक केल्याने डायनथस आणि लेट्यूसच्या फुलांना प्रतिबंध होतो.

तथापि, हिरवा दिवा वाढीस प्रोत्साहन देत असल्याच्या बातम्या देखील आहेत. किम वगैरे. लाल-निळा एकत्रित प्रकाश (LEDs) पूरक हिरव्या प्रकाशाचा परिणाम असा निष्कर्ष काढला जातो की जेव्हा हिरवा प्रकाश 50% पेक्षा जास्त असतो तेव्हा वनस्पतींची वाढ रोखली जाते, तर जेव्हा हिरव्या प्रकाशाचे प्रमाण 24% पेक्षा कमी असते तेव्हा वनस्पतींची वाढ वाढते. लेट्युसच्या वरच्या भागाचे कोरडे वजन एलईडीद्वारे प्रदान केलेल्या लाल आणि निळ्या एकत्रित प्रकाशाच्या पार्श्वभूमीवर हिरव्या फ्लोरोसेंट प्रकाशाने जोडलेल्या हिरव्या प्रकाशामुळे वाढले असले तरी, निष्कर्ष असा आहे की हिरव्या प्रकाशाच्या जोडणीमुळे वाढ वाढते आणि अधिक उत्पादन होते. थंड पांढऱ्या प्रकाशापेक्षा बायोमास समस्याप्रधान आहे: (1) ते पाहत असलेल्या बायोमासचे कोरडे वजन केवळ वरील भागाचे कोरडे वजन आहे. जर भूमिगत रूट सिस्टमचे कोरडे वजन समाविष्ट केले असेल तर परिणाम भिन्न असू शकतो; (२) कोशिंबिरीसाठी वापरण्यात येणारा एक पाला व त्याचे झाड लाल, निळ्या आणि हिरव्या दिव्याखाली उगवलेला वरचा भाग थंड पांढऱ्या फ्लूरोसंट दिव्यांच्या खाली लक्षणीय वाढणाऱ्या वनस्पतींमध्ये तीन रंगांच्या दिव्यामध्ये हिरवा प्रकाश (24%) परिणामापेक्षा खूपच कमी असण्याची शक्यता असते. थंड पांढऱ्या फ्लूरोसंट दिव्याचा (51%), म्हणजेच, थंड पांढऱ्या फ्लोरोसेंट दिव्याचा हिरवा प्रकाश सप्रेशन प्रभाव तीन रंगांपेक्षा जास्त असतो. दिवा परिणाम; (३) लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या संयोगाने उगवलेल्या वनस्पतींचा प्रकाशसंश्लेषण दर हिरव्या प्रकाशाखाली उगवलेल्या वनस्पतींपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे, जो पूर्वीच्या अनुमानांना आधार देतो.

तथापि, बियांवर हिरव्या लेसरने प्रक्रिया केल्याने मुळा आणि गाजर नियंत्रणापेक्षा दुप्पट मोठे होऊ शकतात. मंद हिरवी नाडी अंधारात वाढणाऱ्या रोपांच्या वाढीस गती देऊ शकते, म्हणजेच स्टेम लांबवण्यास प्रोत्साहन देते. Arabidopsis thaliana रोपांवर LED स्त्रोताकडून एकच हिरवा दिवा (525 nm ± 16 nm) पल्स (11.1 μmol·m-2·s-1, 9 s) सह उपचार केल्याने प्लॅस्टीड प्रतिलेखांमध्ये घट झाली आणि स्टेमच्या वाढीमध्ये वाढ झाली. दर.

मागील 50 वर्षांच्या वनस्पती फोटोबायोलॉजी संशोधन डेटाच्या आधारे, वनस्पतींच्या विकासामध्ये हिरव्या प्रकाशाची भूमिका, फुलणे, स्टेमॅटल ओपनिंग, स्टेमची वाढ, क्लोरोप्लास्ट जनुक अभिव्यक्ती आणि वनस्पती वाढीचे नियमन यावर चर्चा करण्यात आली. असे मानले जाते की हिरव्या प्रकाशाची धारणा प्रणाली लाल आणि निळ्या सेन्सरशी सुसंगत आहे. वनस्पतींच्या वाढ आणि विकासाचे नियमन करा. लक्षात घ्या की या पुनरावलोकनात, स्पेक्ट्रमचा पिवळा भाग (580~600nm) समाविष्ट करण्यासाठी हिरवा प्रकाश (500~600nm) वाढविला गेला आहे.

पिवळा प्रकाश (580 ~ 600nm) लेट्यूसच्या वाढीस प्रतिबंध करतो. अनुक्रमे लाल, फार लाल, निळा, अल्ट्राव्हायोलेट आणि पिवळ्या प्रकाशाच्या वेगवेगळ्या गुणोत्तरांसाठी क्लोरोफिल सामग्री आणि कोरडे वजन असे दर्शविते की फक्त पिवळा प्रकाश (580~ 600nm) उच्च-दाब सोडियम दिवा आणि मेटल हॅलाइडमधील वाढीच्या प्रभावातील फरक स्पष्ट करू शकतो. दिवा म्हणजेच, पिवळा प्रकाश वाढीस प्रतिबंध करतो. तसेच, पिवळ्या प्रकाशाने (५९५ एनएम शिखर) काकडीच्या वाढीला हिरव्या प्रकाशापेक्षा (५२० एनएम शिखर) जास्त रोखले.

पिवळ्या/हिरव्या प्रकाशाच्या विरोधाभासी परिणामांबद्दल काही निष्कर्ष त्या अभ्यासांमध्ये वापरलेल्या प्रकाशाच्या तरंगलांबीच्या विसंगत श्रेणीमुळे असू शकतात. शिवाय, काही संशोधकांनी 500 ते 600 एनएम पर्यंतच्या प्रकाशाचे हिरवा प्रकाश म्हणून वर्गीकरण केल्यामुळे, वनस्पतींच्या वाढीवर आणि विकासावर पिवळ्या प्रकाशाच्या (580-600 एनएम) परिणामांबद्दल थोडेसे साहित्य उपलब्ध आहे.

अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गामुळे वनस्पतींच्या पानांचे क्षेत्र कमी होते, हायपोकोटाइल लांबलचकता रोखते, प्रकाशसंश्लेषण आणि उत्पादनक्षमता कमी होते आणि वनस्पतींना रोगजनकांच्या हल्ल्यासाठी संवेदनाक्षम बनवते, परंतु फ्लेव्होनॉइड संश्लेषण आणि संरक्षण यंत्रणा प्रेरित करू शकतात. UV-B एस्कॉर्बिक ऍसिड आणि β-कॅरोटीनची सामग्री कमी करू शकते, परंतु प्रभावीपणे अँथोसायनिन संश्लेषणास प्रोत्साहन देऊ शकते. अतिनील-बी किरणोत्सर्गाचा परिणाम बटू वनस्पती फेनोटाइप, लहान, जाड पाने, लहान पेटीओल, वाढलेल्या अक्षीय शाखा आणि मूळ/मुकुट गुणोत्तरात बदल होतो.

ग्रीनहाऊसमध्ये चीन, भारत, फिलीपिन्स, नेपाळ, थायलंड, व्हिएतनाम आणि श्रीलंका या 7 वेगवेगळ्या प्रदेशातील 16 तांदूळ वाणांवर केलेल्या तपासणीच्या निष्कर्षांवरून असे दिसून आले की UV-B च्या समावेशामुळे एकूण बायोमासमध्ये वाढ झाली. जाती (ज्यापैकी फक्त एक महत्त्वाची पातळी गाठली, श्रीलंकेतून), 12 वाण (ज्यापैकी 6 लक्षणीय होत्या), आणि ज्यांची UV-B संवेदनशीलता पानांचे क्षेत्रफळ आणि टिलर आकारात लक्षणीयरीत्या कमी झाली. वाढलेल्या क्लोरोफिल सामग्रीसह 6 जाती आहेत (त्यापैकी 2 लक्षणीय पातळीपर्यंत पोहोचतात); पानांचे प्रकाशसंश्लेषण दर लक्षणीयरीत्या कमी झालेल्या 5 वाण आणि लक्षणीयरीत्या सुधारलेल्या 1 जाती (त्याचे एकूण बायोमास देखील लक्षणीय आहे) वाढ.

UV-B/PAR चे गुणोत्तर हे UV-B ला वनस्पतींच्या प्रतिसादाचे महत्त्वाचे निर्धारक आहे. उदाहरणार्थ, यूव्ही-बी आणि पीएआर एकत्रितपणे पुदीनाच्या आकारविज्ञान आणि तेल उत्पादनावर परिणाम करतात, ज्यासाठी उच्च स्तरावर फिल्टर न केलेल्या नैसर्गिक प्रकाशाची आवश्यकता असते.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की UV-B प्रभावांचे प्रयोगशाळेतील अभ्यास, जरी ट्रान्सक्रिप्शन घटक आणि इतर आण्विक आणि शारीरिक घटक ओळखण्यासाठी उपयुक्त असले तरी, उच्च UV-B पातळी, कोणतेही UV-A सहवर्ती नसल्यामुळे आणि अनेकदा कमी पार्श्वभूमी PAR, परिणाम सहसा यांत्रिकपणे नैसर्गिक वातावरणात बाहेर काढले जात नाहीत. फील्ड अभ्यास सामान्यत: UV-B पातळी वाढवण्यासाठी किंवा फिल्टर वापरण्यासाठी UV दिवे वापरतात.