Панҷ чароғҳои монохроматӣ, ки ба афзоиши растаниҳо таъсир мерасонанд

Нур омили асосии муҳити зист барои рушд ва рушди растаниҳо мебошад. Он на танҳо манбаи асосии энергия барои фотосинтез, балки танзимгари муҳими афзоиш ва рушди растаниҳо мебошад. Нашъунамо ва инкишофи растанӣ на танҳо аз рӯи миқдори рӯшноӣ ё шиддатнокии рӯшноӣ (зичии ҷараёни фотон, зичии ҷараёни фотон, PFD), балки бо сифати рӯшноӣ, яъне дарозии мавҷҳои гуногуни рӯшноӣ ва радиатсия ва таносуби гуногуни таркиби онҳо маҳдуд мешавад.

Спектри офтобиро тақрибан ба радиатсияи ултрабунафш тақсим кардан мумкин аст (ультрабунафш, ултрабунафш

Растаниҳо метавонанд тағироти ночизи сифати рӯшноӣ, шиддатнокии рӯшноӣ, дарозии рӯшноӣ ва самтро дар муҳити афзоиш муайян кунанд ва тағироти физиологӣ ва морфологиро, ки барои зинда мондан дар ин муҳит заруранд, оғоз кунанд. Нури кабуд, нури сурх ва нури сурхи дур дар назорати фотоморфогенези растаниҳо нақши калидӣ доранд. Фоторецепторҳо (фитохром, Фи), криптохром (гиря) ​​ва фоторесепторҳо (фототропин, Фот) сигналҳои рӯшноиро қабул мекунанд ва тавассути интиқоли сигнал афзоиш ва рушди растаниҳоро ба вуҷуд меоранд.

Нури монохроматӣ, ки дар ин ҷо истифода мешавад, ба рӯшноӣ дар диапазони мушаххаси дарозии мавҷ ишора мекунад. Диапазони дарозии мавҷҳои ҳамон як нури монохроматие, ки дар таҷрибаҳои гуногун истифода мешаванд, комилан мувофиқ нестанд ва чароғҳои дигари монохроматӣ, ки дарозии мавҷ ба ҳам монанданд, аксар вақт ба дараҷаҳои гуногун, бахусус пеш аз пайдо шудани манбаи нури якрангии LED ба ҳам мепайвандад. Ба хамин тарик, табиист, ки натичахои гуногун ва хатто ба хам мухолиф хоханд омад.

Нури сурх (R) дарозии байни гиреҳҳоро бозмедорад, ба шохаҳои паҳлӯӣ ва гулкунӣ мусоидат мекунад, фарқияти гулҳоро ба таъхир меандозад ва антоцианинҳо, хлорофилл ва каротиноидҳоро зиёд мекунад. Нури сурх метавонад дар решаҳои арабидопсис ҳаракати нури мусбӣ ба вуҷуд орад. Нури сурх ба муқовимати растанӣ ба фишорҳои биотикӣ ва абиотикӣ таъсири мусбат мерасонад.

Нури сурхи дур (FR) метавонад дар бисёр ҳолатҳо таъсири нури сурхро муқобилат кунад. Таносуби пасти R/FR боиси кам шудани қобилияти фотосинтетикии лӯбиёи гурда мегардад. Дар камераи афзоиш лампаи флуоресценти сафед ҳамчун манбаи асосии рӯшноӣ истифода мешавад ва радиатсияи дурдасти сурх (қуллаи партови 734 нм) бо LEDҳо барои кам кардани миқдори антоцианин, каротиноид ва хлорофилл ва вазни тару тоза, вазни хушк, дарозии поя, дарозии барг ва барг сохта мешаванд. Васеъ зиёд мешавад. Таъсири FR-и иловагӣ ба афзоиш метавонад аз сабаби афзоиши азхудкунии нур аз ҳисоби зиёд шудани майдони барг бошад. Arabidopsis thaliana, ки дар шароити пасти R/FR парвариш карда мешавад, нисбат ба онҳое, ки дар зери R/FR баланд парвариш карда мешаванд, бо биомассаи калон ва мутобиқшавӣ ба сардии қавӣ калонтар ва ғафстар буданд. Таносуби гуногуни R/FR инчунин метавонад таҳаммулпазирии намаки растаниҳоро тағир диҳад.

Умуман, афзоиши фраксияи нури кабуд дар нури сафед метавонад байни гиреҳҳоро кӯтоҳ кунад, майдони баргҳоро кам кунад, суръати нисбии афзоишро коҳиш диҳад ва таносуби нитроген / карбон (N/C) афзоиш ёбад.

Синтези баланди хлорофиллҳои растанӣ ва ташаккули хлоропласт, инчунин хлоропластҳо бо таносуби баланди хлорофилл a/b ва сатҳи пасти каротиноидҳо нури кабудро талаб мекунанд. Дар зери нури сурх суръати фотосинтези ҳуҷайраҳои алгҳо тадриҷан коҳиш ёфт ва суръати фотосинтез пас аз гузаштан ба нури кабуд ё илова кардани каме нури кабуд дар зери нури сурхи доимӣ зуд барқарор шуд. Вақте ки ҳуҷайраҳои тамокуи торик афзоянда дар тӯли 3 рӯз ба нури кабуди доимӣ гузаронида шуданд, миқдори умумӣ ва таркиби хлорофиллҳои рубулоза-1, 5-бисфосфат карбоксилаза/оксигеназа (Рубиско) якбора афзуд. Мувофики ин вазни хушки хучайрахо дар хачми махлули культураи вохид низ якбора зиёд мешавад, хол он ки дар зери нури сурхи пайваста хеле суст меафзояд.

Аён аст, ки барои фотосинтез ва нашъунамои растанихо танхо нури сурх кифоя намекунад. Гандум метавонад давраи зиндагии худро дар зери як манбаи LED-ҳои сурх анҷом диҳад, аммо барои ба даст овардани растаниҳои баланд ва миқдори зиёди тухмиҳо, бояд миқдори мувофиқи нури кабуд илова карда шавад (Ҷадвали 1). Ҳосили салат, исфаноҷ ва шалғамчаи дар зери нури сурхи ягона парваришшуда нисбат ба растаниҳои дар омехтаи сурх ва кабуд парваришшуда камтар буд, дар ҳоле ки ҳосили растаниҳои зери ранги сурх ва кабуд бо нури мувофиқи кабуд парваришшуда камтар буд. ки растанихои дар зери лампахои флуоресцентии сафеди хунук руёндашуда. Ба ҳамин монанд, Arabidopsis thaliana метавонад дар зери як нури сурх тухм тавлид кунад, аммо он дар якҷоягӣ бо нури сурх ва кабуд мерӯяд, зеро ҳиссаи нури кабуд дар муқоиса бо растаниҳои дар зери лампаҳои флуорессенти сафеди хунук парваришшуда кам мешавад (10% то 1%). Гулкунй, гул кардан ва натицаи нихолхо кашол ёфт. Бо вуҷуди ин, ҳосили тухмии растаниҳои дар зери омехтаи нури сурх ва кабуд парваришшуда, ки дорои 10% нури кабуд мебошанд, танҳо нисфи растаниҳои дар зери лампаҳои флуоресцентии хунуки сафед парваришшуда баробар буд. Равшании аз ҳад зиёди кабуд ба нашъунамои растанӣ, кӯтоҳ кардани байни гиреҳҳо, кам шудани шохаҳо, кам шудани майдони баргҳо ва кам шудани вазни умумии хушк халал мерасонад. Растаниҳо дар ниёз ба нури кабуд фарқиятҳои назаррас доранд.

Бояд қайд кард, ки гарчанде баъзе тадқиқотҳо бо истифода аз намудҳои гуногуни манбаъҳои рӯшноӣ нишон доданд, ки фарқияти морфология ва афзоиши растанӣ бо фарқияти таносуби нури кабуд дар спектр алоқаманд аст, хулосаҳо ҳанӯз ҳам мушкилӣ доранд, зеро таркиби нурҳои кабуд нури аз навъхои гуногуни лампахои истифодашаванда гуногун аст. Масалан, гарчанде вазни хушки растаниҳои лӯбиё ва сорго, ки дар зери як лампаи рӯшноии флуоресцентӣ парвариш карда мешаванд ва суръати софи фотосинтетикӣ дар як воҳиди барг нисбат ба онҳое, ки дар зери лампаҳои натрийи пасти фишор парвариш карда мешаванд, хеле баландтар аст, аммо ин натиҷаҳоро комилан ба нури кабуд нисбат додан мумкин нест. лампаҳои натрий фишори паст. Набудани, ман метарсам, ки он низ ба нури зард ва сабз дар зери лампаи натрий фишори паст ва нури сурх норанҷӣ алоқаманд аст.

Вазни хушки нихолхои помидори дар зери нури сафед (дар таркибаш нури сурх, кабуд ва сабз) руёндашуда назар ба нихолхои дар зери нури сурх ва кабуд парваришшуда хеле кам буд. Муайян кардани спектри монеъшавии афзоиш дар фарҳанги бофта нишон дод, ки зараровартарин сифати нур нури сабз бо қуллаи 550 нм мебошад. Қади растанӣ, вазни тару тоза ва хушки мариголд дар зери нури сабз парвариш карда мешавад, нисбат ба растаниҳои дар зери нури пурраи спектр парваришшуда 30% то 50% зиёд шуд. Нури сабзи пур аз нури пурраи спектр боиси кӯтоҳ ва хушк шудани растаниҳо ва вазни тару тоза кам мешавад. Бартараф кардани нури сабз гули мариголдро мустаҳкам мекунад, дар ҳоле ки нури сабз гули диантус ва салатро бозмедорад.

Бо вуҷуди ин, гузоришҳо дар бораи нури сабз низ мавҷуданд, ки ба афзоиш мусоидат мекунанд. Ким ва дигарон. ба хулосае омад, ки нури омехтаи сурху кабуд (LEDs) нури сабзи иловашуда ба натиҷае оварда мерасонад, ки ҳангоми аз 50% зиёд шудани нури сабз нашъунамои растанӣ монеъ мешавад, дар ҳоле ки ҳангоми камтар аз 24% таносуби нури сабз афзоиши растанӣ беҳтар мешавад. Гарчанде ки вазни хушки қисми болоии салат аз ҷониби нури сабз бо нури флуоресценти сабз дар заминаи равшании омехтаи сурх ва кабуд, ки аз ҷониби LED таъмин карда мешавад, зиёд мешавад, хулоса дар бораи он, ки илова кардани нури сабз афзоишро афзоиш медиҳад ва бештар истеҳсол мекунад. биомасса нисбат ба нури сафеди хунук мушкил аст: (1) Вазни хушки биомасса, ки онҳо мушоҳида мекунанд, танҳо вазни хушки қисми болоии замин аст. Агар вазни хушки системаи решаи зеризаминӣ дохил карда шавад, натиҷа метавонад гуногун бошад; (2) қисми болоии салат дар зери чароғҳои сурх, кабуд ва сабз парвариш карда мешавад. лампаи флуоресценти сафеди хунук (51%), яъне таъсири хомӯшкунии нури сабзи лампаи флуоресценти сафеди хунук аз се ранг зиёдтар аст. Натиҷаҳои лампа; (3) Суръати фотосинтези растаниҳои дар зери нури сурх ва кабуд парваришшуда нисбат ба растаниҳои зери нури сабз ба таври қобили мулоҳиза баландтар аст, ки тахминҳои қаблиро дастгирӣ мекунад.

Бо вуҷуди ин, коркарди тухмҳо бо лазери сабз метавонад шалғамча ва сабзиро назар ба назорат ду маротиба калонтар кунад. Як набзи сабз хира метавонад elongation аз ниҳолҳои мерӯяд, ки дар торикӣ суръат, яъне мусоидат elongation бунёдӣ. Табобати ниҳолҳои Arabidopsis thaliana бо як нури сабз (525 нм ± 16 нм) набзи (11,1 мкмоль·м-2·с-1, 9 с) аз манбаи LED боиси кам шудани транскриптҳои пластидӣ ва афзоиши пояҳо гардид. меъёр.

Дар асоси маълумоти 50 соли гузаштаи тадқиқоти фотобиологияи растанӣ, нақши нури сабз дар рушди растанӣ, гулкунӣ, кушодани стоматалӣ, афзоиши поя, ифодаи генҳои хлоропласт ва танзими афзоиши растанӣ муҳокима карда шуд. Гумон меравад, ки системаи дарки нури сабз бо сенсорҳои сурх ва кабуд мувофиқат мекунад. Танзими афзоиш ва рушди растаниҳо. Дар хотир доред, ки дар ин барраси, нури сабз (500 ~ 600 нм) барои дохил кардани қисми зарди спектр (580 ~ 600 нм) васеъ карда шудааст.

Нури зард (580 ~ 600 нм) афзоиши салатро бозмедорад. Натиҷаҳои таркиби хлорофилл ва вазни хушк барои таносуби гуногуни нурҳои сурх, дур, кабуд, ултрабунафш ва зард мутаносибан нишон медиҳанд, ки танҳо нури зард (580 ~ 600 нм) метавонад фарқияти таъсири афзоишро байни лампаи натрийи баландфишор ва галогени металлӣ шарҳ диҳад. чароғ. Яъне нури зард нашъунаморо бозмедорад. Инчунин, нури зард (қулла дар 595 нм) афзоиши бодирингро нисбат ба нури сабз (қулла дар 520 нм) сахттар бозмедорад.

Баъзе хулосаҳо дар бораи таъсири мухолифи нури зард/сабз метавонанд аз сабаби номувофиқ будани диапазони дарозии мавҷҳои нуре, ки дар ин таҳқиқот истифода мешаванд, бошад. Гузашта аз ин, азбаски баъзе муҳаққиқон нурро аз 500 то 600 нм ҳамчун нури сабз тасниф мекунанд, дар бораи таъсири нури зард (580-600 нм) ба нашъунамо ва инкишофи растанӣ адабиёти кам мавҷуд аст.

Радиатсияи ултрабунафш майдони баргҳои растаниро коҳиш медиҳад, дарозшавии гипокотилро бозмедорад, фотосинтез ва ҳосилнокии онро коҳиш медиҳад ва растаниҳоро ба ҳамлаи патогенҳо ҳассос мекунад, аммо метавонад синтези флавоноидҳо ва механизмҳои муҳофизатиро ба вуҷуд орад. UV-B метавонад миқдори кислотаи аскорбин ва β-каротинро кам кунад, аммо метавонад синтези антоцианинро ба таври муассир пеш барад. Радиатсияи ултрабунафш-Б боиси фенотипи бинии растанӣ, баргҳои хурди ғафс, петиолаи кӯтоҳ, афзоиши шохаҳои аксилярӣ ва тағирёбии таносуби реша / тоҷ мегардад.

Натиҷаҳои таҳқиқот дар 16 навъи биринҷ аз 7 минтақаи гуногуни Чин, Ҳиндустон, Филиппин, Непал, Таиланд, Ветнам ва Шри-Ланка дар гармхона нишон доданд, ки илова кардани UV-B боиси афзоиши умумии биомасса шудааст. Навъҳо (танҳо яктои онҳо ба сатҳи назаррас расид, аз Шри Ланка), 12 навъ (аз он 6-тоаш муҳим буд) ва навъҳои дорои ҳассосияти UV-B дар майдони барг ва андозаи киштзор хеле кам карда шуданд. 6 навъе вуҷуд дорад, ки миқдори хлорофилл зиёд аст (2-тои онҳо ба сатҳи назаррас мерасад); 5 навъе, ки суръати фотосинтетикии баргро хеле кам кардааст ва 1 навъе, ки хеле беҳтар шудааст (биомассаи умумии он низ назаррас аст) зиёд мешавад).

Таносуби UV-B/PAR як омили муҳими вокуниши растанӣ ба UV-B мебошад. Масалан, UV-B ва PAR якҷоя ба морфология ва ҳосилнокии равғани пудинагӣ таъсир мерасонанд, ки сатҳи баланди нури табиии бефилтрро талаб мекунад.

Бояд қайд кард, ки таҳқиқоти лаборатории таъсири UV-B, гарчанде ки дар муайян кардани омилҳои транскрипсия ва дигар омилҳои молекулавӣ ва физиологӣ муфид бошад ҳам, бо сабаби истифодаи сатҳи баландтари UV-B, мавҷуд набудани UV-A ҳамзамон ва Аксар вақт пасзаминаи PAR, Натиҷаҳо одатан ба муҳити табиӣ ба таври механикӣ экстраполятсия карда намешаванд. Тадқиқотҳои саҳроӣ маъмулан лампаҳои ултрабунафшро барои баланд бардоштани филтрҳо барои паст кардани сатҳи UV-B истифода мебаранд.