Ljós er grunn umhverfisþátturinn fyrir vöxt og þroska plantna. Það er ekki aðeins grunnorkugjafinn fyrir ljóstillífun, heldur einnig mikilvægur stjórnandi vaxtar og þroska plantna. Vöxtur og þroski plantna takmarkast ekki aðeins af ljósmagni eða ljósstyrk (photon fllux density, photon fllux density, PFD), heldur einnig af ljósgæðum, þ.e. mismunandi bylgjulengdum ljóss og geislunar og mismunandi samsetningarhlutföllum þeirra.
Sólarrófið má gróflega skipta í útfjólubláa geislun (útfjólublá, UV<400nm, including="" uv-a320~400nm;="" uv-b280~320nm;=""><280nm, 100~280nm),="" visible="" light="" or="" photosynthetically="" active="" radiation="" (par,="" 400~700nm,="" including="" blue="" light="" 400~500nm;="" green="" light="" 500~600nm;="" red="" light="" 600~700nm)="" and="" infrared="" radiation="" (700~800nm).="" due="" to="" the="" absorption="" of="" ozone="" in="" the="" stratosphere="" (the="" stratosphere),="" uv-c="" and="" most="" of="" the="" uv-b="" do="" not="" reach="" the="" earth's="" surface.="" the="" intensity="" of="" uv-b="" radiation="" reaching="" the="" ground="" changes="" due="" to="" geographic="" (altitude="" and="" latitude),="" time="" (day="" time,="" seasonal="" variation),="" meteorological="" (cloud="" presence,="" thickness,="" etc.)="" and="" other="" environmental="" factors="" such="" as="" air="">
Plöntur geta greint fíngerðar breytingar á ljósgæðum, ljósstyrk, lengd ljóss og stefnu í ræktunarumhverfinu og komið af stað lífeðlisfræðilegum og formfræðilegum breytingum sem nauðsynlegar eru til að lifa af í þessu umhverfi. Blá ljós, rautt ljós og langt rautt ljós gegna lykilhlutverki við að stjórna myndmyndun plantna. Ljósnemar (fytókróm, Phy), dulmáls (Cry) og ljósnemar (phototropin, Phot) taka við ljósboðum og örva vöxt og þroska plantna með merkjaflutningi.
Einlita ljós eins og það er notað hér vísar til ljóss á tilteknu bylgjulengdarsviði. Bylgjulengdarsvið sama einlita ljóssins sem notað er í mismunandi tilraunum er ekki alveg í samræmi og önnur einlit ljós sem eru svipuð að bylgjulengd skarast oft mismikið, sérstaklega áður en einlitur LED ljósgjafi birtist. Þannig verða náttúrulega mismunandi og jafnvel misvísandi niðurstöður.
Rautt ljós (R) hamlar lengingu innanhnúta, stuðlar að hliðargreinum og ristingu, seinkar aðgreiningu blóma og eykur anthocyanín, blaðgrænu og karótenóíð. Rautt ljós getur valdið jákvæðri hreyfingu ljóss í Arabidopsis rótum. Rautt ljós hefur jákvæð áhrif á þol plantna gegn líffræðilegum og abiotic streitu.
Langrautt ljós (FR) getur í mörgum tilfellum unnið gegn rauðu ljósi. Lágt R/FR hlutfall leiðir til minnkunar á ljóstillífunargetu nýrnabauna. Í vaxtarhólfinu er hvíti blómstrandi lampinn notaður sem aðal ljósgjafinn og langrauða geislunin (losunarhámarkið 734 nm) er bætt við LED til að draga úr anthocyanin, karótenóíð og blaðgrænu innihaldi og ferskþyngd, þurrþyngd, stöngullengd, blaðlengd og blað eru gerð. Breiddin er aukin. Áhrif viðbótar FR á vöxt geta stafað af auknu ljósgleypni vegna aukins blaðaflatar. Arabidopsis thaliana ræktuð við lágt R/FR skilyrði voru stærri og þykkari en þau sem ræktuð voru við há R/FR, með mikinn lífmassa og sterka aðlögunarhæfni við kulda. Mismunandi hlutföll R/FR geta einnig breytt saltþol plantna.
Almennt séð getur aukning á hlutfalli bláu ljóss í hvítu ljósi stytt innheimta, minnkað flatarmál blaða, dregið úr hlutfallslegum vaxtarhraða og aukið hlutfall köfnunarefnis/kolefnis (N/C).
Mikil blaðgrænumyndun plantna og blaðgrænumyndun auk blaðgrænuplasta með hátt blaðgrænu a/b hlutfall og lágt karótenóíðmagn þurfa blátt ljós. Undir rauðu ljósi minnkaði ljóstillífunarhraði þörungafrumanna smám saman og ljóstillífunarhraðinn jafnaði sig hratt eftir að hafa farið í blátt ljós eða bætt við bláu ljósi undir stöðugu rauðu ljósi. Þegar dökkvaxandi tóbaksfrumurnar voru færðar yfir í stöðugt blátt ljós í 3 daga jókst heildarmagn og blaðgrænuinnihald rúbúlósa-1, 5-bisfosfatkarboxýlasa/oxýgenasa (Rubisco) verulega. Í samræmi við þetta eykst þurrþyngd frumnanna í rúmmáli einingarræktunarlausnarinnar einnig verulega á meðan hún eykst mjög hægt við stöðugt rauðu ljósi.
Augljóslega, fyrir ljóstillífun og vöxt plantna, er aðeins rautt ljós ekki nóg. Hveiti getur lokið lífsferli sínum undir einni rauðri ljósdíóða uppsprettu, en til að fá háar plöntur og mikinn fjölda fræja verður að bæta við viðeigandi magni af bláu ljósi (tafla 1). Uppskera salat, spínats og radísu sem ræktuð var undir einu rauðu ljósi var minni en plantna sem ræktaðar voru með blöndu af rauðu og bláu, en uppskera plantna sem ræktuð voru undir blöndu af rauðu og bláu með viðeigandi bláu ljósi var sambærileg við plöntur sem ræktaðar eru undir köldum hvítum flúrlömpum. Á sama hátt getur Arabidopsis thaliana framleitt fræ undir einu rauðu ljósi, en það vex við blöndu af rauðu og bláu ljósi þegar hlutfall bláu ljóss minnkar (10 prósent til 1 prósent) samanborið við plöntur sem ræktaðar eru undir köldum hvítum flúrlömpum. Seinkað var að festa plöntur, blómstra og árangur. Hins vegar var fræuppskera plantna sem ræktaðar voru undir blöndu af rauðu og bláu ljósi sem innihéldu 10 prósent blátt ljós aðeins helmingur af plöntum sem ræktaðar voru undir köldum hvítum flúrlömpum. Óhóflegt blátt ljós hamlar vexti plantna, styttir innkirtla, minnkar greiningar, minnkar flatarmál blaða og minnkar heildarþurrþyngd. Plöntur hafa verulegan tegundamun í þörf fyrir blátt ljós.
Það skal tekið fram að þó sumar rannsóknir þar sem notaðar eru mismunandi gerðir ljósgjafa hafi sýnt að munur á formgerð og vexti plantna tengist mun á hlutfalli bláu ljóss í litrófinu, þá eru niðurstöðurnar enn erfiðar vegna þess að samsetning þess sem er ekki blátt ljós frá mismunandi gerðum lampa sem notaðar eru er mismunandi. Til dæmis, þó að þurrþyngd soja- og sorghumplantna sem ræktaðar eru undir sama ljósflúrperunni og nettó ljóstillífunarhraði á blaðflatarmálseiningu sé umtalsvert hærri en þær sem ræktaðar eru undir lágþrýstingsnatríumlömpum, er ekki hægt að rekja þessar niðurstöður að öllu leyti til bláu ljósi undir lágþrýstings natríum lampar. Skortur, ég er hræddur um að það tengist líka gula og græna ljósinu undir lágþrýstingsnatríumlampanum og appelsínurauðu ljósi.
Þurrþyngd tómataplöntur sem ræktaðar voru undir hvítu ljósi (innihalda rautt, blátt og grænt ljós) var marktækt lægri en plöntur sem ræktaðar voru undir rauðu og bláu ljósi. Litrófsgreining á vaxtarhömlun í vefjarækt gaf til kynna að skaðlegustu ljósgæðin væru grænt ljós með hámarki við 550 nm. Plöntuhæð, fersk og þurr þyngd marigold sem ræktuð er undir ljósi græns ljóss jókst um 30 prósent í 50 prósent samanborið við plöntur sem ræktaðar eru undir fullu ljósi. Ljósfyllt grænt ljós með fullri litróf veldur því að plönturnar eru stuttar og þurrar og ferskþyngdin minnkar. Að fjarlægja grænt ljós styrkir flóru marigold, en viðbót við grænt ljós hindrar flóru Dianthus og salat.
Hins vegar eru líka fréttir af grænu ljósi sem stuðlar að vexti. Kim o.fl. komst að þeirri niðurstöðu að grænt ljós sem bætt er við rauðbláu ljósinu (LED) leiði til þeirrar niðurstöðu að vöxtur plantna sé hindraður þegar grænt ljós fer yfir 50 prósent, en vöxtur plantna eykst þegar hlutfall græna ljóssins er minna en 24 prósent. Þrátt fyrir að þurrþyngd efri hluta salatsins aukist með græna ljósinu sem græna flúrljósið bætir við á rauða og bláa samsettu ljósbakgrunninum sem ljósdíóðan gefur, þá er niðurstaðan sú að viðbót græns ljóss eykur vöxtinn og framleiðir meira lífmassa en kalt hvítt ljós er vandamál: (1) Þurrþyngd lífmassans sem þeir fylgjast með er aðeins þurrþyngd ofanjarðar hlutans. Ef þurrþyngd neðanjarðarrótarkerfisins er innifalin getur niðurstaðan verið önnur; (2) efri hluti salatsins sem ræktað er undir rauðu, bláu og grænu ljósi Plöntur sem vaxa verulega undir köldum hvítum flúrlömpum eru líklega með græna ljósið (24 prósent) sem er í þriggja lita lampanum mun minna en útkoman af svalhvíta flúrperunni (51 prósent), það er að segja að bælingaráhrif græna ljóssins á kaldhvítu flúrperunni eru meiri en litirnir þrír. Niðurstöður lampans; (3) Ljóstillífunarhraði plantna sem ræktaðar eru með blöndu af rauðu og bláu ljósi er verulega hærra en plantna sem ræktaðar eru undir grænu ljósi, sem styður fyrri vangaveltur.
Hins vegar, með því að meðhöndla fræin með grænum leysir, getur radísur og gulrætur orðið tvöfalt stærri en eftirlitið. Daufgrænn púls getur flýtt fyrir lengingu græðlinganna sem vaxa í myrkri, það er að segja stuðla að stilklengingu. Meðhöndlun á Arabidopsis thaliana plöntum með einu grænu ljósi (525 nm ± 16 nm) púls (11,1 μmól·m-2·s-1, 9 s) frá LED uppsprettu leiddi til lækkunar á plastíðumritum og aukning á stofnvexti.
Byggt á gögnum um plöntuljóslíffræðirannsóknir á síðustu 50 árum var fjallað um hlutverk græns ljóss í þróun plantna, flóru, munnopnun, stofnvöxt, blaðgrænu genatjáningu og vaxtarstjórnun plantna. Talið er að skynjunarkerfið fyrir grænt ljós sé í samræmi við rauða og bláa skynjara. Stjórna vexti og þroska plantna. Athugaðu að í þessari endurskoðun er grænt ljós (500~600nm) framlengt til að innihalda gula hluta litrófsins (580~600nm).
Gult ljós (580~600nm) hindrar vöxt salat. Niðurstöður blaðgrænuinnihalds og þurrþyngdar fyrir mismunandi hlutföll af rauðu, langt rauðu, bláu, útfjólubláu og gulu ljósi gefa til kynna að aðeins gult ljós (580~600nm) geti útskýrt muninn á vaxtaráhrifum milli háþrýstinatríumlampa og málmhalíðs. lampi. Það er, gult ljós hamlar vexti. Einnig hamlaði gult ljós (hámark við 595 nm) vöxt gúrku sterkari en grænt ljós (hámark við 520 nm).
Sumar ályktanir um misvísandi áhrif guls/græns ljóss geta verið vegna ósamræmis sviðs bylgjulengda ljóss sem notað var í þessum rannsóknum. Þar að auki, vegna þess að sumir vísindamenn flokka ljós frá 500 til 600 nm sem grænt ljós, er lítið til um áhrif guls ljóss (580-600 nm) á vöxt og þroska plantna.
Útfjólublá geislun dregur úr flatarmáli blaða plantna, hindrar lengingu á kímfrumum, dregur úr ljóstillífun og framleiðni og gerir plöntur næmar fyrir árás sýkla, en getur framkallað nýmyndun flavonoids og varnarkerfi. UV-B getur dregið úr innihaldi askorbínsýru og -karótíns, en getur á áhrifaríkan hátt stuðlað að anthocyanin myndun. UV-B geislun veldur svipgerð dvergplöntunnar, lítil, þykk laufblöð, stutt blaðstil, auknar axillagreinar og breytingar á hlutfalli rótar/kórónu.
Niðurstöður rannsókna á 16 hrísgrjónaafbrigðum frá 7 mismunandi svæðum í Kína, Indlandi, Filippseyjum, Nepal, Tælandi, Víetnam og Srí Lanka í gróðurhúsinu sýndu að viðbót UV-B leiddi til aukningar á heildarlífmassa. Afbrigði (aðeins ein þeirra náði marktæku magni, frá Sri Lanka), 12 afbrigði (þar af 6 marktæk) og þau sem voru með UV-B næmni voru verulega skert að flatarmáli blaða og stærð ræktunar. Það eru 6 yrki með aukið blaðgrænuinnihald (2 þar af ná umtalsverðu magni); 5 yrki með verulega skerta ljóstillífunarhraða blaða og 1 yrki með verulega aukningu (heildarlífmassi þess er einnig marktækur).
Hlutfall UV-B/PAR er mikilvægur þáttur í viðbrögðum plantna við UV-B. Til dæmis hafa UV-B og PAR saman áhrif á formgerð og olíuframleiðslu myntu, sem krefst mikils magns af ósíuðu náttúrulegu ljósi.
Það skal tekið fram að rannsóknarstofurannsóknir á UV-B áhrifum, þó að þær séu gagnlegar til að bera kennsl á umritunarþætti og aðra sameinda- og lífeðlisfræðilega þætti, eru vegna notkunar á hærra UV-B magni, engu UV-A samhliða og oft lágum bakgrunni PAR, Niðurstöður eru venjulega ekki framreiknaðar vélrænt út í náttúrulegt umhverfi. Vettvangsrannsóknir nota venjulega UV lampa til að hækka eða nota síur til að draga úr UV-B magni.
