Ħames dwal monokromatiċi li jaffettwaw it-tkabbir tal-pjanti

Id-dawl huwa l-fattur ambjentali bażiku għat-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti. Huwa mhux biss is-sors bażiku ta 'enerġija għall-fotosintesi, iżda wkoll regolatur importanti tat-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti. It-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti mhumiex biss ristretti mill-kwantità tad-dawl jew l-intensità tad-dawl (densità tal-fluss tal-foton, densità tal-fluss tal-foton, PFD), iżda wkoll mill-kwalità tad-dawl, jiġifieri wavelengths differenti ta 'dawl u radjazzjoni u l-proporzjonijiet differenti tal-kompożizzjoni tagħhom.

L-ispettru solari jista 'jinqasam bejn wieħed u ieħor f'radjazzjoni ultravjola (ultravjola, UV

Il-pjanti jistgħu jiskopru bidliet sottili fil-kwalità tad-dawl, l-intensità tad-dawl, it-tul tad-dawl, u d-direzzjoni fl-ambjent tat-tkabbir, u jibdew il-bidliet fiżjoloġiċi u morfoloġiċi meħtieġa biex jgħixu f'dan l-ambjent. Dawl blu, dawl aħmar u dawl aħmar bogħod għandhom rwol ewlieni fil-kontroll tal-fotomorfoġenesi tal-pjanti. Fotoreċetturi (phytochrome, Phy), kriptokromju (Cry), u fotoreċetturi (phototropin, Phot) jirċievu sinjali tad-dawl u jinduċu tkabbir u żvilupp tal-pjanti permezz tat-trasduzzjoni tas-sinjali.

Dawl monokromatiku kif użat hawnhekk jirreferi għal dawl f'medda speċifika ta 'wavelength. Il-firxa ta 'wavelengths ta' l-istess dawl monokromatiku użat f'esperimenti differenti mhix kompletament konsistenti, u dwal monokromatiċi oħra li huma simili fil-wavelength ħafna drabi jikkoinċidu sa punti differenti, speċjalment qabel id-dehra ta 'sors ta' dawl monokromatiku LED. B'dan il-mod, naturalment, se jkun hemm riżultati differenti u anke kontradittorji.

Id-dawl aħmar (R) jinibixxi t-titwil tal-internode, jippromwovi fergħat laterali u tillering, idewwem id-divrenzjar tal-fjuri, u jżid l-anthocyanins, il-klorofilla u l-karotenojdi. Id-dawl aħmar jista 'jikkawża moviment pożittiv tad-dawl fl-għeruq ta' Arabidopsis. Id-dawl aħmar għandu effett pożittiv fuq ir-reżistenza tal-pjanti għall-istress bijotiku u abijotiku.

Dawl aħmar bogħod (FR) jista 'jikkontrobattu l-effett tad-dawl aħmar f'ħafna każijiet. Proporzjon R/FR baxx jirriżulta fi tnaqqis fil-kapaċità fotosintetika tal-fażola. Fil-kamra tat-tkabbir, il-lampa fluworexxenti bajda tintuża bħala s-sors tad-dawl ewlieni, u r-radjazzjoni ta 'l-aħmar bogħod (il-quċċata ta' l-emissjoni ta '734 nm) hija supplimentata b'LEDs biex tnaqqas il-kontenut ta' antoċjanin, karotenojdi u klorofilla, u l-piż frisk, piż xott, tul taz-zokk, tul tal-weraq u weraq huma magħmula. Il-wisa' tiżdied. L-effett ta 'FR supplimentari fuq it-tkabbir jista' jkun dovut għal żieda fl-assorbiment tad-dawl minħabba żieda fl-erja tal-weraq. Arabidopsis thaliana mkabbra taħt kundizzjonijiet R/FR baxxi kienu akbar u eħxen minn dawk imkabbra taħt R/FR għolja, b'bijomassa kbira u adattabilità qawwija għall-kesħa. Proporzjonijiet differenti ta 'R/FR jistgħu wkoll ibiddlu t-tolleranza tal-melħ tal-pjanti.

B'mod ġenerali, iż-żieda tal-frazzjoni tad-dawl blu fid-dawl abjad tista 'tqassar internodes, tnaqqas l-erja tal-weraq, tnaqqas ir-rati ta' tkabbir relattivi, u żżid il-proporzjonijiet tan-nitroġenu/karbonju (N/C).

Sintesi għolja tal-klorofilla tal-pjanti u formazzjoni tal-kloroplasti kif ukoll kloroplasti bi proporzjon għoli ta 'chlorophyll a/b u livelli baxxi ta' karotenojdi jeħtieġu dawl blu. Taħt id-dawl aħmar, ir-rata fotosintetika taċ-ċelluli tal-alka naqset gradwalment, u r-rata fotosintetika rkuprat malajr wara li marret għal dawl blu jew żiedet xi dawl blu taħt dawl aħmar kontinwu. Meta ċ-ċelloli tat-tabakk li jikbru fid-dlam ġew trasferiti għal dawl blu kontinwu għal 3 ijiem, l-ammont totali u l-kontenut ta 'klorofilla ta' rubulose-1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) żdiedu drastikament. B'mod konsistenti ma 'dan, il-piż niexef taċ-ċelloli fil-volum tas-soluzzjoni tal-kultura tal-unità jiżdied ukoll f'daqqa, filwaqt li jiżdied bil-mod ħafna taħt dawl aħmar kontinwu.

Ovvjament, għall-fotosintesi u t-tkabbir tal-pjanti, id-dawl aħmar biss mhuwiex biżżejjed. Il-qamħ jista 'jlesti ċ-ċiklu tal-ħajja tiegħu taħt sors wieħed ta' LEDs aħmar, iżda biex jikseb pjanti twal u numri kbar ta 'żrieragħ, għandu jiżdied ammont xieraq ta' dawl blu (Tabella 1). Ir-rendiment tal-ħass, l-ispinaċi u r-ravanell imkabbra taħt dawl aħmar wieħed kien inqas minn dak tal-pjanti mkabbra taħt il-kombinazzjoni ta 'aħmar u blu, filwaqt li r-rendiment ta' pjanti mkabbra taħt il-kombinazzjoni ta 'aħmar u blu b'dawl blu xieraq kien komparabbli ma' dik tal-pjanti mkabbra taħt bozoz fluworexxenti bojod friski. Bl-istess mod, Arabidopsis thaliana tista 'tipproduċi żrieragħ taħt dawl aħmar wieħed, iżda tikber taħt il-kombinazzjoni ta' dawl aħmar u blu hekk kif il-proporzjon ta 'dawl blu jonqos (10% sa 1%) meta mqabbel ma' pjanti mkabbra taħt lampi fluworexxenti bojod friski. Il-bolting tal-pjanti, il-fjoritura u r-riżultati ġew ttardjati. Madankollu, ir-rendiment taż-żerriegħa ta 'pjanti mkabbra taħt taħlita ta' dawl aħmar u blu li fih 10% dawl blu kien biss nofs dak ta 'pjanti mkabbra taħt bozoz fluworexxenti bojod kiesaħ. Dawl blu eċċessiv jinibixxi t-tkabbir tal-pjanti, tqassar internodes, fergħat imnaqqsa, żona mnaqqsa tal-weraq, u piż xott totali mnaqqas. Il-pjanti għandhom differenzi sinifikanti ta 'speċi fil-ħtieġa għal dawl blu.

Għandu jiġi nnutat li għalkemm xi studji li jużaw tipi differenti ta 'sorsi tad-dawl wrew li d-differenzi fil-morfoloġija tal-pjanti u t-tkabbir huma relatati ma' differenzi fil-proporzjon tad-dawl blu fl-ispettru, il-konklużjonijiet għadhom problematiċi minħabba li l-kompożizzjoni tal-mhux blu dawl mitfugħ mit-tipi differenti ta 'lampi użati huwa differenti. Pereżempju, għalkemm il-piż niexef tal-pjanti tas-sojja u tas-sorgu mkabbra taħt l-istess lampa fluworexxenti ħafifa u r-rata fotosintetika netta għal kull unità erja tal-weraq huma sinifikament ogħla minn dawk imkabbra taħt lampi tas-sodju bi pressjoni baxxa, dawn ir-riżultati ma jistgħux jiġu attribwiti kompletament għal dawl blu taħt lampi tas-sodju bi pressjoni baxxa. Nuqqas, nibża li huwa wkoll relatat mad-dawl isfar u aħdar taħt il-lampa tas-sodju bi pressjoni baxxa u d-dawl aħmar oranġjo.

Il-piż niexef ta 'nebbieta tat-tadam imkabbra taħt dawl abjad (li fih dawl aħmar, blu u aħdar) kien ferm inqas minn dak ta' nebbieta mkabbra taħt dawl aħmar u blu. L-iskoperta spettrali ta 'inibizzjoni tat-tkabbir fil-kultura tat-tessuti indikat li l-kwalità tad-dawl l-aktar ta' ħsara kienet dawl aħdar b'quċċata f'550 nm. L-għoli tal-pjanti, il-piż frisk u niexef ta 'marigold imkabbar taħt id-dawl tad-dawl aħdar żdied bi 30% sa 50% meta mqabbel ma' pjanti mkabbra taħt dawl ta 'spettru sħiħ. Dawl aħdar mimli dawl ta 'spettru sħiħ jikkawża li l-pjanti jkunu qosra u niexfa, u l-piż frisk jitnaqqas. It-tneħħija tad-dawl aħdar issaħħaħ il-fjoritura ta 'marigold, filwaqt li tissupplimenta dawl aħdar jinibixxi l-fjoritura ta' Dianthus u ħass.

Madankollu, hemm ukoll rapporti ta 'dawl aħdar li jippromwovi t-tkabbir. Kim et al. ikkonkluda li d-dawl aħmar-blu magħqud (LEDs) supplimentat tad-dawl aħdar jirriżulta fil-konklużjoni li t-tkabbir tal-pjanti huwa inibit meta d-dawl aħdar jaqbeż il-50%, filwaqt li t-tkabbir tal-pjanti huwa msaħħaħ meta l-proporzjon tad-dawl aħdar ikun inqas minn 24%. Għalkemm il-piż niexef tal-parti ta 'fuq tal-ħass jiżdied bid-dawl aħdar miżjud mid-dawl fluworexxenti aħdar fuq l-isfond tad-dawl magħqud aħmar u blu pprovdut mill-LED, il-konklużjoni li ż-żieda ta' dawl aħdar ittejjeb it-tkabbir u tipproduċi aktar bijomassa milli d-dawl abjad frisk huwa problematiku: (1) Il-piż niexef tal-bijomassa li josservaw huwa biss il-piż niexef tal-parti ta 'fuq l-art. Jekk il-piż niexef tas-sistema ta 'l-għeruq taħt l-art huwa inkluż, ir-riżultat jista' jkun differenti; (2) il-parti ta 'fuq tal-ħass imkabbar taħt id-dwal ħomor, blu u ħodor Pjanti li jikbru b'mod sinifikanti taħt bozoz fluworexxenti bojod kesħin x'aktarx ikollhom id-dawl aħdar (24%) li jinsab fil-lampa bi tliet kuluri ferm inqas mir-riżultat tal-lampa fluworexxenti bajda kiesħa (51%), jiġifieri, l-effett ta 'soppressjoni tad-dawl aħdar tal-lampa fluworexxenti bajda kiesħa huwa akbar mit-tliet kuluri. Ir-riżultati tal-lampa; (3) Ir-rata tal-fotosintesi tal-pjanti mkabbra taħt il-kombinazzjoni ta 'dawl aħmar u blu hija ogħla b'mod sinifikanti minn dik tal-pjanti mkabbra taħt dawl aħdar, li tappoġġja l-ispekulazzjoni preċedenti.

Madankollu, it-trattament taż-żrieragħ b'lejżer aħdar jista 'jagħmel ir-ravanell u l-karrotti darbtejn akbar mill-kontroll. Polz aħdar dim jista 'jaċċellera t-titwil tan-nebbieta li jikbru fid-dlam, jiġifieri, jippromwovi t-titwil taz-zokk. Trattament ta 'nebbieta Arabidopsis thaliana b'polz ta' dawl aħdar wieħed (525 nm ± 16 nm) (11.1 μmol·m-2·s-1, 9 s) minn sors LED irriżulta fi tnaqqis fit-traskrizzjonijiet tal-plastid u żieda fit-tkabbir taz-zokk rata.

Ibbażat fuq l-aħħar 50 sena ta 'dejta ta' riċerka tal-fotobijoloġija tal-pjanti, ġie diskuss ir-rwol tad-dawl aħdar fl-iżvilupp tal-pjanti, il-fjoritura, il-ftuħ stomatiku, it-tkabbir taz-zokk, l-espressjoni tal-ġeni tal-kloroplast u r-regolamentazzjoni tat-tkabbir tal-pjanti. Huwa maħsub li s-sistema ta 'perċezzjoni tad-dawl aħdar hija f'armonija mas-sensuri ħomor u blu. Irregola t-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti. Innota li f'din ir-reviżjoni, id-dawl aħdar (500 ~ 600nm) huwa estiż biex jinkludi l-porzjon isfar tal-ispettru (580 ~ 600nm).

Dawl isfar (580 ~ 600nm) jinibixxi t-tkabbir tal-ħass. Ir-riżultati tal-kontenut tal-klorofilla u l-piż niexef għal proporzjonijiet differenti ta 'dawl aħmar, aħmar imbiegħed, blu, ultravjola u isfar rispettivament jindikaw li dawl isfar biss (580 ~ 600nm) jista' jispjega d-differenza fl-effetti tat-tkabbir bejn il-lampa tas-sodju bi pressjoni għolja u l-alid tal-metall fanal. Jiġifieri, id-dawl isfar jinibixxi t-tkabbir. Ukoll, dawl isfar (il-quċċata f'595 nm) inibixxi t-tkabbir tal-ħjar b'mod aktar qawwi mid-dawl aħdar (il-quċċata f'520 nm).

Xi konklużjonijiet dwar l-effetti konfliġġenti tad-dawl isfar/aħdar jistgħu jkunu dovuti għall-firxa inkonsistenti ta 'wavelengths tad-dawl użata f'dawk l-istudji. Barra minn hekk, minħabba li xi riċerkaturi jikklassifikaw id-dawl minn 500 sa 600 nm bħala dawl aħdar, ftit hemm letteratura dwar l-effetti tad-dawl isfar (580-600 nm) fuq it-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti.

Ir-radjazzjoni ultravjola tnaqqas l-erja tal-weraq tal-pjanti, tinibixxi t-titwil tal-ipokotil, tnaqqas il-fotosintesi u l-produttività, u tagħmel il-pjanti suxxettibbli għall-attakk tal-patoġenu, iżda tista 'tinduċi sintesi tal-flavonojdi u mekkaniżmi ta' difiża. UV-B jista 'jnaqqas il-kontenut ta' aċidu askorbiku u β-karotene, iżda jista 'jippromwovi b'mod effettiv is-sintesi ta' antoċjanin. Ir-radjazzjoni UV-B tirriżulta f'fenotip ta 'pjanta nana, weraq żgħar u ħoxnin, petiole qasir, fergħat axillari miżjuda, u bidliet fil-proporzjon għerq/kuruna.

Ir-riżultati ta 'investigazzjonijiet fuq 16-il kultivazzjoni tar-ross minn 7 reġjuni differenti taċ-Ċina, l-Indja, il-Filippini, Nepal, Tajlandja, Vjetnam u Sri Lanka fis-serra wrew li ż-żieda ta' UV-B irriżulta f'żieda fil-bijomassa totali. Kultivar (li waħda biss minnhom laħqet livell sinifikanti, mis-Sri Lanka), kultivari 12 (li minnhom 6 kienu sinifikanti), u dawk b'sensittività UV-B tnaqqsu b'mod sinifikanti fiż-żona tal-weraq u fid-daqs tal-laċċ. Hemm 6 kultivari b'kontenut miżjud ta 'klorofilla (2 minnhom jilħqu livelli sinifikanti); 5 kultivari b'rata fotosintetika tal-weraq imnaqqsa b'mod sinifikanti, u kultivar 1 b'żieda mtejba b'mod sinifikanti (il-bijomassa totali tagħha hija wkoll sinifikanti).

Il-proporzjon ta 'UV-B/PAR huwa determinant importanti tar-rispons tal-pjanti għall-UV-B. Pereżempju, UV-B u PAR flimkien jaffettwaw il-morfoloġija u r-rendiment taż-żejt taż-zekka, li teħtieġ livelli għoljin ta 'dawl naturali mhux iffiltrat.

Għandu jiġi nnutat li studji tal-laboratorju ta 'effetti UV-B, għalkemm utli fl-identifikazzjoni ta' fatturi ta 'traskrizzjoni u fatturi molekulari u fiżjoloġiċi oħra, huma dovuti għall-użu ta' livelli UV-B ogħla, l-ebda UV-A konkomitanti u PAR ta 'sfond ta' spiss baxx, il- ir-riżultati normalment ma jiġux estrapolati mekkanikament fl-ambjent naturali. Studji fuq il-post tipikament jużaw lampi UV biex jgħollu jew jużaw filtri biex inaqqsu l-livelli UV-B.