Áhrif ljóss á vöxt og þroska plantna

Ljós veitir plöntum orkuna sem þarf til ljóstillífunar, sem gerir þeim kleift að framleiða lífrænt efni ogumbreyta orku við vöxt og þroskaLjós veitir plöntum nauðsynlega orku og er grundvöllur frumuskiptingar og sérhæfingar, blaðgrænumyndunar, vefjavaxtar og loftaugarhreyfinga. Ljósstyrkur, ljóstími og ljósgæði gegna mikilvægu hlutverki í þessum ferlum. Sykurefnaskipti í plöntum fela í sér marga stjórnunarferla. Ljós, sem einn af stjórnunarþáttunum, hefur áhrif á samsetningu frumuveggsins, sterkjukorna, súkrósamyndun og myndun æðaknippa. Á sama hátt, í samhengi við ljósstýrð sykurefnaskipti, hafa sykurtegundir og gen einnig áhrif. Við skoðuðum núverandi gagnagrunna og fundum fáar viðeigandi umsagnir. Þess vegna dregur þessi grein saman áhrif ljóss á vöxt og þroska plantna sem og sykurefnaskipti og fjallar nánar um verkunarmáta ljósáhrifa á plöntur, sem veitir nýja innsýn í stjórnunarferli plantnavaxtar við mismunandi ljósskilyrði.

Ljós veitir orku fyrir ljóstillífun plantna og virkar sem umhverfisboð sem stjórnar mörgum þáttum lífeðlisfræði plantna. Plöntur geta skynjað breytingar á ytri ljósskilyrðum í gegnum ýmsa ljósnema eins og plöntukróma og ljóstrópín og komið á viðeigandi boðleiðum til að stjórna vexti og þroska þeirra. Við litla birtu minnkar heildarþurrefnisinnihald plantna, sem og ljóstillífunarhraði, uppgufunarhraði, loftaugarleiðni og þvermál stilksins. Að auki er ljósstyrkur mikilvæg breyta sem stjórnar ferlum eins og spírun plantna, blaðafjölgun og stækkun, þroska loftaugar, ljóstillífun og frumuskiptingu. Ljósgæði sem berast í gegnum ljósnema stjórna öllum lífsferli plantna, þar sem mismunandi ljósgæði hafa mismunandi áhrif á formgerð plantna, ljóstillífun, vöxt og þroska líffæra. Plöntur geta stjórnað vexti sínum og þroska í samræmi við ljóstímabil, sem stuðlar að ferlum eins og fræspírun, blómgun og þroska ávaxta. Það tekur einnig þátt í viðbrögðum plantna við neikvæðum þáttum og aðlagast ýmsum árstíðabundnum breytingum (Bao o.fl., 2024; Chen o.fl., 2024; Shibaeva o.fl., 2024).
Sykur, sem er grundvallarefni fyrir vöxt og þroska plantna, gengst undir flókið flutnings- og uppsöfnunarferli sem er undir áhrifum og stjórnað af mörgum þáttum. Sykurefnaskipti í plöntum ná yfir myndun, niðurbrot, nýtingu og umbreytingu sykurs í plöntum, þar á meðal flutning súkrósa, merkjasendingar og myndun sterkju og sellulósa (Kudo o.fl., 2023; Li o.fl., 2023b; Lo Piccolo o.fl., 2024). Sykurefnaskipti nýta og stjórna sykri á skilvirkan hátt, taka þátt í aðlögun plantna að umhverfisbreytingum og veita orku fyrir vöxt og þroska plantna. Ljós hefur áhrif á sykurefnaskipti í plöntum með ljóstillífun, sykurboðum og ljóstímabilsstjórnun, þar sem breytingar á ljósskilyrðum valda breytingum á umbrotsefnum plantna (Lopes o.fl., 2024; Zhang o.fl., 2024). Þessi yfirlitsgrein fjallar um áhrif ljóss á ljóstillífunargetu plantna, vöxt og þroska, og sykurefnaskipti. Greinin fjallar einnig um framfarir í rannsóknum á áhrifum ljóss á lífeðlisfræðilega eiginleika plantna, með það að markmiði að leggja fram fræðilegan grunn að því að nota ljós til að stjórna vexti plantna og bæta uppskeru og gæði. Tengslin milli ljóss og vaxtar plantna eru enn óljós og benda til mögulegra rannsóknarleiða.
Ljós hefur marga eiginleika, en styrkleiki þess og gæði hafa mest áhrif á plöntur. Ljósstyrkur er almennt notaður til að mæla birtustig ljósgjafa eða styrk geisla. Byggt á bylgjulengd er hægt að skipta ljósi í útfjólublátt, sýnilegt og innrautt. Sýnilegt ljós er enn fremur skipt í rautt, appelsínugult, gult, grænt, blátt, indigó og fjólublátt. Plöntur taka aðallega upp rautt og blátt ljós sem aðalorku fyrir ljóstillífun (Liang o.fl., 2021).
Hins vegar eru notkun mismunandi ljósgæða á vettvangi, stjórnun ljóstímabils og áhrif breytinga á ljósstyrk á plöntur flókin vandamál sem þarf að leysa. Þess vegna teljum við að skynsamleg notkun ljósskilyrða geti á áhrifaríkan hátt stuðlað að þróun vistfræði líkanagerðar plantna og kaskáða notkun efna og orku, og þar með bætt skilvirkni vaxtar plantna og umhverfislegan ávinning. Með því að nota vistfræðilega hagræðingarkenninguna er aðlögunarhæfni ljóstillífunar plantna að meðal- og langtíma ljósi felld inn í jarðkerfislíkanið til að draga úr óvissu í ljóstillífunarlíkönum og bæta nákvæmni líkansins (Luo og Keenan, 2020). Plöntur hafa tilhneigingu til að aðlagast meðal- og langtíma ljósi og ljóstillífunargetu þeirra og skilvirkni ljósorkunýtingar á meðal- og langtíma tíma er hægt að bæta, og þannig ná fram vistfræðilegri líkanagerð fyrir ræktun á vettvangi á skilvirkari hátt. Að auki, þegar gróðursetning er notuð á vettvangi, er ljósstyrkurinn stilltur í samræmi við plöntutegundina og vaxtareiginleika til að stuðla að heilbrigðum vexti plantna. Á sama tíma, með því að aðlaga hlutfall ljósgæða og herma eftir náttúrulegu ljósferli, er hægt að flýta fyrir eða hægja á blómgun og ávaxtamyndun plantna og þar með ná nákvæmari vistfræðilegri stjórnun á reitarlíkönum.
Ljósstýrð sykurefnaskipti í plöntum stuðla að bættum vexti og þroska plantna, aðlögun og viðnámi gegn umhverfisáhrifum. Sykur, sem merkjasameindir, stjórna vexti og þroska plantna með því að hafa samskipti við aðrar merkjasameindir (t.d. plöntuhormón) og hafa þannig áhrif á lífeðlisfræðileg ferli plantna (Mukarram o.fl., 2023). Við teljum að rannsóknir á stjórnunarferlum sem tengja ljósumhverfið við vöxt plantna og sykurefnaskipti verði áhrifarík efnahagsleg stefna til að leiðbeina ræktunar- og framleiðsluháttum. Með þróun tækni er hægt að framkvæma framtíðarrannsóknir á vali ljósgjafa, svo sem gervilýsingartækni og notkun LED-ljósa, til að bæta lýsingarnýtni og uppskeru plantna, sem veitir fleiri stjórntæki fyrir rannsóknir á vexti og þroska plantna (Ngcobo og Bertling, 2024). Hins vegar eru rauð og blá ljósbylgjulengdir mest notaðar í núverandi rannsóknum á áhrifum ljósgæða á plöntur. Þannig, með því að rannsaka áhrif fjölbreyttari ljósgæða eins og appelsínugula, gula og græna á vöxt og þroska plantna, getum við þróað verkunarhætti margra ljósgjafa á plöntur og þar með nýtt mismunandi ljósgæði á skilvirkari hátt í hagnýtum tilgangi. Þetta krefst frekari rannsókna og úrbóta. Mörg ferli í vexti og þroska plantna eru stjórnuð af plöntukrómi og plöntuhormónum. Þess vegna verða áhrif víxlverkunar litrófsorku og innrænna efna á vöxt plantna lykilþáttur í framtíðarrannsóknum. Ennfremur mun ítarleg rannsókn á sameindaferlum sem mismunandi ljósskilyrði hafa áhrif á vöxt og þroska plantna, sykurefnaskipti, sem og samverkandi áhrif margra umhverfisþátta á plöntur, stuðla að frekari þróun og nýtingu möguleika ýmissa plantna, sem mun gera kleift að nota þær á sviðum eins og landbúnaði og líftækni.