Konprann wòl kritik nan bon jan kalite limyè nan devlopman plant

Limyè se pi plis pase jis yon sous enèji pou plant yo. Li se yon siyal anviwònman konplèks ak nuans ki gouvène pratikman chak etap nan lavi yon plant, ki soti nan jèminasyon grenn nan flè ak fruktifikasyon. Pandan ke kantite limyè - entansite li yo oswa dansite flux foton (PFD) enpòtan anpil pou kondwi fotosentèz, bon jan kalite a nan limyè - konpozisyon espèk li yo oswa longèdonn - se egalman enpòtan kòm yon regilatè nan kwasans plant ak devlopman. Plant yo te evolye sofistike sistèm photoreceptor ki pèmèt yo santi chanjman sibtil nan anviwònman an limyè, ki gen ladan koulè li yo, direksyon ak dire. Photoreceptors sa yo, tankou fitokrom (sansib a limyè wouj ak lwen-wouj), kriptokrom (sansib a limyè ble ak UV-A), ak phototropins (sansib a limyè ble), aji kòm switch molekilè. Lè yo absòbe limyè nan yon longèdonn espesifik, yo deklanche yon kaskad nan siyal ki ka chanje ekspresyon jèn, nivo òmòn, epi finalman mòfoloji plant la ak fizyoloji. Pwosesis sa a, ke yo rekonèt kòm fotomorfojenèz, asire ke plant la ka adapte yo ak anviwònman li yo, optimize estrikti li yo pou kaptire limyè, konpetisyon ak vwazen yo ak distribisyon sik repwodiksyon li yo nan yon fason apwopriye. Spectre solè a ki rive nan sifas Latè a se yon bann lajè ki apeprè divize an radyasyon iltravyolèt (UV, <400 nm), limyè vizib oswa radyasyon fotosintetik aktif (PAR, 400-700 nm) ak radyasyon enfrawouj (>700 nm). Sepandan, plant yo reponn pa sèlman nan spectre a plen, men tou, nan eleman yo espesifik nan li. Gid sa a pral eksplore efè pwofon ak souvan espesifik nan senk kle monochromatic limyè bann wouj, ble, vèt, jòn ak UV sou kwasans plant yo, trase sou deseni nan rechèch photobyolojik.

Ki jan limyè wouj (600-700 nm) enfliyanse kwasans plant ak devlopman?

Limyè wouj ki okipe seri a 600-700 nm nan spectre a, se youn nan longèdonn ki pi enèjikman efikas pou fotosentèz ak chofè prensipal nan repons fotomorfojenik. Li se pèrsu sitou pa fitokrom, ki egziste nan de fòm entèrekavètib: Pr (wouj-absòbe) ak Pfr (lwen-wouj-absòbe). Fòm Pfr konsidere kòm eta biyolojik aktif la. Efè limyè wouj sou mòfoloji plant yo pwofon ak varye. Li jeneralman inibit elongasyon internod, ki mennen nan plant plis kontra enfòmèl ant. Li fè pwomosyon branch lateral ak tillering, ogmante aparans nan BUSHY nan plant la. An tèm de devlopman, limyè wouj ka retade diferansyasyon flè nan kèk espès. Li tou jwe yon wòl enpòtan nan ogmante konsantrasyon nan pigments kle yo, ki gen anthocyanins, chlorophylls ak carotenoids, ki enpòtan pou kaptire limyè ak photoprotection. Pou egzanp, limyè wouj ka lakòz phototropism pozitif nan rasin Arabidopsis, gide yo lwen sifas tè a. Anplis mòfoloji, limyè wouj gen yon efè pozitif sou kapasite yon plant nan kenbe tèt ak tou de byotik (egzanp patojèn) ak abiotik (egzanp sechrès, frèt) estrès, souvan pa enfliyanse pwodiksyon an nan konpoze defansif ak òmòn estrès. Sepandan, repons lan limyè wouj se pa estatik; Li se dinamik balanse pa kontrepati li yo, lwen-wouj limyè.

Ki wòl nan limyè byen lwen wouj (700-800 nm) ak rapò R / FR?

Limyè byen lwen wouj, pandan y ap kontribye ti kras nan fotosentèz dirèkteman, jwe yon wòl regilasyon kritik pa kontrekare efè limyè wouj nan sistèm nan fitokrom. Rapò a nan limyè wouj nan lwen-wouj (R / FR) se yon siyal anviwònman enpòtan pou plant yo, patikilyèman nan deteksyon lonbraj soti nan vejetasyon vwazen. Nan solèy plen, rapò R / FR a wo. Lè yon plant lonbraj pa lòt fèy, ki absòbe limyè wouj pou fotosentèz, men transmèt limyè lwen-wouj, rapò R / FR a diminye. Sa a "sendwòm pou evite lonbraj" deklannche yon suite repons Yon rapò ba R / FR ka mennen nan yon diminisyon nan kapasite fotosintetik, jan yo wè nan pwa ren. Li souvan rezilta nan ogmante elongasyon tij, depi plant la ap eseye grandi pi wo a konpetitè li yo, ak chanjman nan mòfoloji fèy yo. Etid yo te montre ke sipleman limyè blan fliyoresan ak radyasyon byen lwen wouj (egzanp ak yon pik nan 734 nm) ka diminye kontni anthocyanin, karotenoid ak klowofil nan kèk plant pandan y ap ogmante pwa fre, pwa sèk, longè tij ak zòn fèy. Sa a amelyorasyon kwasans soti nan FR siplemantè ka an pati akòz ogmante absòpsyon limyè pa fèy yo kounye a-pi gwo. Plant grandi anba kondisyon R / FR ki ba ka vin pi gwo ak pi epè, ak pi gwo Biomass ak adaptabilite frèt ranfòse konpare ak sa yo ki grandi anba segondè R / FR. Rapò R / FR ka menm chanje tolerans sèl yon plant ki montre enfliyans pwofon balans spectral sa a sou sante plant an jeneral ak detèminasyon. Entèraksyon ant limyè wouj ak lwen-wouj se yon egzanp klasik nan ki jan bon jan kalite limyè, pa sèlman kantite, dikte fòm plant ak fonksyon.

Poukisa limyè ble (400-500 nm) esansyèl pou kwasans plant an sante?

Limyè ble se endispansab pou devlopman plant nòmal epi li se pèrsu pa fotoreseptè espesifik ki gen ladan kriptokrom ak phototropins. Efè li yo diferan ak konplemantè ak sa yo ki nan limyè wouj. Anjeneral, ogmante fraksyon an nan limyè ble nan spectre an jeneral rezilta nan pi kout, stockier plant ak redwi longè internod, pi piti zòn fèy, ak pi ba pousantaj kwasans relatif konpare ak plant ki grandi anba limyè wouj pou kont li. Li tou enfliyanse rapò metabolik, souvan ogmante rapò a nitwojèn nan kabòn (N / C). Nan yon nivo fondamantal fizyolojik, limyè ble mande pou kòrèkteman chlorophyll sentèz ak fòmasyon nan chloroplasts an sante. Chloroplasts devlope anba limyè ble gen tandans gen yon pi wo chlorophyll a/b rapò ak pi ba nivo carotenoid. Se wòl enpòtan nan limyè ble dramatikman ilistre nan entèraksyon li yo ak fotosentèz. Pou egzanp, pousantaj la fotosentetik nan selil alg grandi anba limyè wouj kontinyèl pral piti piti desann. Sepandan, vitès sa a refè rapidman lè yo deplase nan limyè ble oswa lè kèk limyè ble ajoute nan background wouj la. Menm jan an tou, lè selil tabak fè nwa grandi yo transfere nan limyè ble kontinyèl, kantite lajan an ak aktivite nan Rubisco (ribulose-1,5-bisfosfat carboxylase / oxygenase), anzim nan kle nan fotosentèz, ogmante sevè, ki mennen nan yon ogmantasyon rapid nan pwa sèk selil. Anba limyè wouj kontinyèl, ogmantasyon sa a trè ralanti. Eksperyans sa yo demontre ke pou gaya fotosentèz ak kwasans, limyè wouj pou kont li ensifizan. Wheat, pou egzanp, ka konplete sik lavi li yo anba yon sèl sous wouj ki ap dirije, men yo nan lòd yo reyalize wotè pwodiktif plant ak yon gwo kantite grenn, yo dwe ajoute yon kantite apwopriye nan limyè ble. Etid sou leti, epina, ak radi toujou montre ke sede anba yon konbinezon de limyè wouj ak ble yo siyifikativman pi wo pase anba limyè wouj pou kont li epi yo konparab ak sa yo reyalize anba lanp fre blan fliyoresan. Sepandan, balans se kle; Twòp limyè ble ka anpeche kwasans, ki mennen nan plant twò kontra enfòmèl ant ak zòn fèy redwi ak pwa sèk total. Plant yo montre tou diferans enpòtan espès espesifik nan kondisyon limyè ble optimal yo.

Ki efè konplèks ak kontradiktwa nan limyè vèt (500-600 nm)?

Te wòl nan limyè vèt nan devlopman plant yo te sijè a nan deba konsiderab ak rechèch, bay rezilta pafwa kontradiktwa. Konpleksite sa a rive an pati paske definisyon an nan "limyè vèt" ka varye, souvan ki gen ladan longèdonn ki soti nan 500 a 600 nm, ki gen ladan yon pòsyon nan spectre jòn lan. Pou anpil ane, limyè vèt te konsidere kòm relativman efikas, paske li reflete plis pase limyè wouj oswa ble, epi yo absòbe mwens efikasman pa klowofil. Sepandan, rechèch sou senk deseni ki sot pase yo te revele ke limyè vèt gen efè enpòtan ak inik, souvan opoze oswa modile repons yo kondwi pa limyè wouj ak ble. Gen kèk etid ki te jwenn efè inhibition Pou egzanp, pwa a sèk nan plant tomat grandi anba limyè blan (ki gen wouj, ble ak vèt) te siyifikativman pi ba pase sa yo ki an plant grandi anba sèlman limyè wouj ak ble. Analiz spectral nan kilti tisi sijere ke limyè vèt ak yon pik alantou 550 nm ta ka bon jan kalite a limyè ki pi danjere pou kwasans. Nan marigold, retire limyè vèt nan spectre a amelyore flè, pandan y ap sipleman li anpéché flè nan lòt espès tankou Dianthus ak leti. Plant ki grandi anba limyè spectre plen ak te ajoute limyè vèt souvan parèt pi kout epi yo te redwi pwa fre ak sèk. Sepandan, lòt etid rapòte kwasans pwomosyon efè. Kim et al. te jwenn ke lè limyè vèt te ajoute nan wouj ble ki ap dirije background, kwasans plant yo te anpeche si limyè vèt la depase 50%, men li te amelyore lè pwopòsyon limyè vèt la te mwens pase 24%. Yo obsève yon ogmantasyon nan pwa a sèk anwo tè nan leti ak adisyon a nan limyè vèt. Pli lwen, kout batman kè nan dim limyè vèt ka akselere elongasyon tij nan plantules fè nwa, ak tretman nan Arabidopsis ak yon kout batman kè nan limyè vèt ki sòti nan yon sous ki ap dirije te montre chanje ekspresyon jèn plastid ak ogmante to kwasans tij. Yon revizyon konplè nan fotobyoloji plant sijere ke plant yo posede yon sistèm dedye pèsepsyon limyè vèt ki travay nan amoni ak detèktè yo wouj ak ble byen kontwole kwasans ak devlopman, enfliyanse tout bagay soti nan ouvèti stomatal nan ekspresyon jèn klowoplast. Rezilta yo kontradiktwa pwobableman soti nan diferans ki genyen nan longèdonn espesifik yo itilize, pwopòsyon nan limyè vèt relatif ak lòt koulè, ak espès plant yo anba envestigasyon.

Ki jan limyè jòn (580-600 nm) ak radyasyon UV afekte plant yo?

Konpare ak limyè wouj ak ble, efè yo nan limyè jòn (apeprè 580-600 nm) yo mwens etidye, men rechèch ki deja egziste endike ke li gen yon wòl jeneralman inhibition. Etid ki mennen ankèt sou efè diferan bann spectral sou leti te montre ke limyè jòn inibit kwasans. Diferans nan kwasans plant yo obsève anba presyon segondè lanp sodyòm kont an metal halogen lanp te atribiye espesyalman nan eleman limyè jòn, ak limyè jòn se faktè anpèch. Anplis de sa, rechèch sou konkonm te montre ke limyè jòn (ak yon pik nan 595 nm) anpéché kwasans plis fò pase limyè vèt (pik nan 520 nm). Mank relatif la nan literati sou limyè jòn se an pati akòz lefèt ke kèk chèchè klase ranje a 500-600 nm kolektivman kòm "limyè vèt," kache efè yo posib espesifik nan pòsyon an jòn nan spectre a.

Radyasyon iltravyolèt (UV), an patikilye UV-B (280-320 nm), gen efè pwisan ak multifaceted sou plant yo. An jeneral, UV-B aji kòm yon estresan Li ka diminye zòn fèy, anpeche ipokotil (tij) elongasyon, ak diminye fotosentèz an jeneral ak pwodiktivite, ki fè plant yo potansyèlman plis sansib a atak patojèn. Sepandan, plant yo tou itilize UV-B kòm yon siyal anviwònman pou deklanche repons pwoteksyon. UV-B efektivman pwovoke sentèz la nan flavonoid ak antosyanin, ki aji kòm krèm pwotèj kont solèy, pwoteje pi fon tisi plant yo soti nan domaj. Li kapab tou ranfòse mekanis defans jeneral. Pandan ke li ka diminye kontni an nan konpoze benefisye tankou asid ascorbic (vitamin C) ak β-karotèn nan kèk ka, li efektivman ankouraje pwodiksyon antosyanin. Efè mòfolojik nan ekspoze UV-B souvan rezilta nan fenotip plant tinen ak ti fèy epè, petiole pi kout ak ogmante branch aksillè. Rapò a nan UV-B nan radyasyon photosynthetically aktif (UV-B / PAR) se yon detèminan kritik nan repons plant yo. UV-B ak PAR ansanm enfliyanse karakteristik tankou mòfoloji a ak sede lwil oliv nan rekòt pye mant, ki souliye enpòtans ki genyen nan etidye efè sa yo anba kondisyon limyè reyalis. Li enpòtan anpil sonje ke anpil laboratwa etid sou efè UV-B itilize pi wo nivo UV-B ak pi ba background PAR pase yo te jwenn nan lanati, ki fè li difisil dirèkteman èkstrapole rezilta yo nan kondisyon jaden. Etid jaden tipikman itilize apwòch plis nuans, tankou sipleman oswa filtre UV-B pou konprann enpak mond reyèl li yo.

Kesyon yo mande anpil sou limyè monokromatik ak kwasans plant yo

Èske plant yo ka grandi anba limyè wouj ak ble sèlman?

Wi, anpil plant ka konplete tout sik lavi yo anba limyè wouj ak ble sèlman kòm sa yo se de longèdonn ki pi photosynthetically efikas. Sepandan, rechèch montre ke ajoute yon ti kantite limyè vèt (mwens pase 24%) ka amelyore kwasans ak Biomass nan kèk espès, petèt pa pèmèt limyè penetre pi fon nan canopy plant la ak pa deklanche repons fotomorfojèn konplemantè pa aktive pa limyè wouj oswa ble pou kont li.

Ki sa ki se sendwòm nan evite lonbraj nan plant yo?

Evite lonbraj se yon seri repons deklanche lè yon plant detekte yon ba wouj nan lwen-wouj (R / FR) rapò limyè, ki endike prezans nan vejetasyon vwazen. Plant la entèprete sa a kòm yon menas pou yo te lonbraj ak reponn pa elongasyon tij li yo ak petioles yo grandi pi wo a konpetitè, diminye branch ak pafwa akselere flè. Pandan ke itil nan sovaj la, sa a ka endezirab nan agrikilti kontwole, ki mennen nan leggy, plant fèb.

Èske UV limyè benefisye oswa danjere pou plant yo?

UV limyè espesyalman UV-B gen yon wòl doub. Nan entansite segondè, li se danjere, sa ki lakòz domaj nan ADN, diminye fotosentèz ak anpeche kwasans. Sepandan, nan nivo ki pi ba, ekolojikman ki enpòtan, li aji kòm yon siyal anviwònman enpòtan. Li stimul pwodiksyon an nan konpoze pwoteksyon tankou flavonoid ak antosyanin, ki ka amelyore koulè plant yo, ogmante tolerans estrès, e menm amelyore kalite nitrisyonèl kèk rekòt pa ogmante nivo antioksidan.