Красный свет для растений: Влияние света на растения

Содержание

Влияние света на растения

Несмотря на то, что светодиодные фитолампы сразу имеют свет с теми длинами волн, которые лучше всего подходят для подсветки растений (то есть чаще всего синего и красного света), воздействие фитосветильника на рост будет разным в зависимости от соотношения мощности излучения данных цветов.

Фотосинтез – процесс, при котором растения превращают воду и углекислый газ в органические соединения, используя энергию света. Для этого они используют два типа хлорофилла а и b, с достаточно узким диапазоном поглощения света в красном и синем спектре. Для хлорофилла a пик поглощения это 430 нм и 662 нм, для b соответственно 453 нм и 642 нм. Для роста и развития растения более важен хлорофилл a, хлорофилл b только помогает увеличить диапазон спектра поглощения. При этом точность спектра синего света не так важна, растения могут использовать более широкий диапазон, в отличии от красного света.

На самом деле многие производители led  светильников, используя светодиоды, прекрасно понимают, что такой точности в длине волны добиться практически невозможно, при этом экспериментально, эффективность фитоламп высокая, так как свет все равно, расположен вблизи от пика поглощения и практически полностью усваивается растениями.

Поэтому правильнее будет говорить о диапазоне используемого света, при этом спектры 430-460 нм для синего и 640-660 нм для красного света можно считать вполне подходящими для выращивания большинства растений. 

Для практического применения светодиодных фитосветильников значительно важнее правильное соотношение красного и синего спектров, потому что именно это соотношение формирует развитие растений.

Синий свет с длинами волн 430-460 нм необходим для вегетативной стадии роста, в целом способствуя укреплению растений, развитию корневой системы, стебля, листьев. Для начала развития растения, безусловно, синий свет имеет большее значение, чем красный. При недостатке в спектре синего света растения начнут рано вытягиваться, будут иметь слабый стебель с длинными междоузлиями. При этом на данной фазе роста фотопериод, то есть время и ритм освещенности не имеет большого значения, главное чтобы растению хватало света для собственного развития, то есть можно подсвечивать практически 24 часа в сутки.

Красный свет необходим растениям для цветения и плодоношения. Как только растение определяет, что в освещении превалируют красный свет, это становится сигналом к ускоренному росту, развитию и цветению. Большое количество красного света в спектре в природе возникает при затенении растений и эволюционно в ответ на развитие конкурентов растения начинали бурный рост и плодоношение. Для этой фазы развития растений становится важен фотопериодизм, для каждого вида растения он свой , чаще 12-16 часов. Важно для активации цветения и плодоношения создавать суточный ритм, близкий к природному для данного растения, с достаточным количеством энергии света.

Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 315-380 нм задерживают «вытягивание» растений и стимулируют синтез некоторых витаминов, а ультрафиолетовые лучи с длиной волны 280-315 нм повышают холодостойкость. Лишь желтые (595-565 нм) и зеленые (565-490 нм) не играют особой роли в жизни растений.

В зависимости от того что вашим растениям необходимо, какую фазу роста и развития вы хотите подсвечивать, вы можете выбрать соответствующие светильники. При этом, несмотря на то, что реальную фотосинтетическую активную радиацию, то есть полезную энергию, которую излучают светодиоды красного и синего цвета, подсчитать достаточно трудно в связи с разной энергией квантов, общее грубое соотношение известно.

Большинство производителей, говоря о нейтральном воздействии света на растения, называют соотношение 4-6 красных на 1 синий светодиод. Соответственно если вам нужно стимулировать больше вегетативное развитие, то соотношение красных и синих, должно быть меньше чем 4 красных на 1 синий, либо полностью синие светодиоды. Если необходимо стимулировать цветение, то красного должно быть больше чем шесть к одному, или только красные светодиоды.

При правильном использовании светодиодных фитосветильников, за счет возможности эффективно воздействовать на разные фазы развития растений, можно в любое время года, независимо от естественного освещения, получить прогнозируемый результат.

Влияние света на растения на разные стадии роста и развития растений

Свет растений — ключевой сигнал и важная энергия для роста растений. По интенсивности света, длина волны света, длина света, растения судят о климате, время года, так что их собственное состояние изменится, чтобы определить, есть ли всхожесть, рост, цветение, фрукт, который может лучше адаптироваться к окружающей среде. В то же время, растения также используют свет растений для взаимодействия света, чтобы обеспечить энергию для собственного роста. Исследования взаимосвязи между растениями и светом могут способствовать развитию методов выращивания..

Прямое воздействие света растений на растения

Свет растений как внешний сигнал. Помимо управления фотосинтезом как источником энергии, свет также действует как сигнал, влияющий на многие аспекты роста и развития растений., от прорастания семян и деэтиоляции до морфологии питания, начало циркадного ритма, экспрессия гена, геотропизм, и фототропизм, Развитие растений, индуцированное и регулируемое светом, называется фотоморфогенезом.. Воздействие на морфологию растений включает:

(1) Влияние света растений на образование гиббереллина GA в некоторых семенах растений.

(1) Содействовать апикальному доминированию: свет растения может способствовать расширению кончика стебля и молодых листьев, подавляют рост боковых почек и удлинение стебля.

(2) Причина тропизма: Например, существует большая разница в форме между саженцами, растущими в темноте, и саженцами, растущими на свету..

(3) Воздействие фотопериода на растения: свет влияет на процесс роста растений, такие как прорастание семян и покой, прорастание и рост бутонов, Явление желтого цветка, рост растений замедляется и прекращается зимой, так далее.

Вообще говоря, фотоморфогенез растений — это процесс роста, разработка, и дифференциация, индуцированная и регулируемая светом. Листья у саженцев, растущих в темноте, мельче, но те, что растут на свету, намного крупнее. Что касается формы листьев, рост и деление клеток меняют форму листьев, оба из которых являются процессами легкого морфогенеза.

У растений есть два типа световых морфогенетических реакций.: реакция на красный свет и реакция на синий свет. Увеличение листа в основном было вызвано реакцией на красный свет.; тем не мение, устьичное отверстие, дифференцировка хлоропластов, и движение были ответами синего света. Фоторецептор реакции на красный свет — фитохром., который существует почти во всех частях высших растений. Фитохром состоит из хромофоров и депротеинизированных. Было подтверждено, что в растениях есть две формы фитохрома., а именно пр (Тип поглощения красного света & тип физиологической инактивации) а также ПФР (Тип поглощения дальнего красного света & физиологический тип активации). PR сине-зеленый, PFR светло-зеленый. Пока выполняются условия, они могут трансформироваться друг в друга. Фоторецептор реакции синего света называется фоторецептором синего / ближнего ультрафиолета..

Под облучением красным светом, PR изменения в PFR, и под облучением дальним красным светом, ПФР меняется на пр. На многих заводах, PFR может медленно превращаться в PR в темноте. В отличие от реакции на красный свет, которую можно обратить вспять с помощью дальнего красного света.

, реакция синего света не может быть обращена более длинноволновым светом. Красный свет — самый эффективный способ вызвать цветение., прорастание некоторых семян, рост стеблей и листьев, опадание листьев, формирование корневищ и луковиц, покой почек, и хлороз; Синий свет наиболее эффективен в устьичном отверстии., задержка старения, увеличение содержания белка, фототропизм, синтез хлорофилла, дифференцировка хлоропластов, и движение, и ингибирование удлинения ствола.

Световой морфогенез в основном влияет на растения в следующих аспектах:

  • Влияние света растений на прорастание семян растений

Когда семена всасываются, на их прорастание часто влияет свет. Многим семенам нужен свет, чтобы хорошо прорасти. Часто поражаются мелкие семена. Также есть несколько садовых культур с крупными семенами.. Кроме того, на прорастание многих семян не влияет свет, некоторые сдерживаются светом, и даже некоторые продвигаются краткосрочным светом, но подавляется непрерывным светом. Качество света также повлияло на всхожесть семян.. На прорастание семян также влияло качество света.. Под красным светом и зеленым светом, подавляется прорастание семян огурца, и трудно прорасти. Но под белым светом, желтый свет, синий свет, или темный свет, семена могут прорасти, и даже немного света способствует прорастанию. Некоторые виды семян, пропитанные GA3, могут заменить легкий спрос., и даже для семян, не подверженных воздействию света, эти гормоны иногда обладают стимулирующим действием. Образование кислоты гиббереллина может повлиять на прорастание семян.. Дальний красный свет может снизить содержание гиббереллина в замачиваемых семенах гороха., в то время как красный свет может увеличить содержание гиббереллина. Световая волна может перевернуть друг друга, указывает на то, что фотосенсибилизатор PR и PFR семян может влиять на образование кислоты гиббереллина после стимуляции светом..

  • Влияние света растений на рост листьев растений

Подавляющее большинство растений при отсутствии света выращивать очень сложно. , хотя иногда листья растений (через какое-то время) в темноте виды также могут быстро расти, это время очень короткое, в подавляющем большинстве случаев свет требует нормального роста, а листья махровых растений кабана при отсутствии света не могут нормально развиваться. Легкое увеличение листьев происходило в основном из-за усиленного деления клеток., и не было существенной разницы между окончательным размером ячейки и размером ячейки в темноте.. В целых листьях, скорость дифференцировки, деления клеток и удлинения листьев, выращенных при ярком свете, была выше, чем при низкой интенсивности света. Свет играет ключевую роль в росте и развитии листьев растений., особенно у двулопастных растений.

  • Влияние света растений на рост стебля растений

У многих растений скорость удлинения стебля днем ​​ниже, чем ночью., что в значительной степени препятствует росту света. При низкой энергии, подавление синего света меньше, чем красного света. Если интенсивность света увеличена, подавление синего света будет усилено. Для растения, прорастающего в темноте, светочувствительный элемент не работает в такой среде, зеленый свет почти не действует, и синий свет относительно слабый, что указывает на то, что свет по-разному влияет на зеленые и желтые сеянцы.. Когда растения прорастают на солнце, красный свет высокой интенсивности может способствовать удлинению стебля, в то время как синий свет с той же интенсивностью оказывает наибольшее подавление на удлинение стебля.. Длинноволновый свет (красный свет) способствует удлинению стебля, а коротковолновый свет (синий свет) подавление удлинения стебля. Синий свет может подавлять рост клеток, красный свет может способствовать росту клеток. Синий свет может увеличить площадь листьев, но это может предотвратить рост черешка. Красный свет очень важен, и синий свет также очень важен для роста растений.. Это результат обеих сторон. Голубой свет — одно из необходимых условий для сильного роста растений..

  • Влияние света растений на синтез хлорофилла в растениях неотделимо от его участия. .

Отношение хлорофилла а к хлорофиллу b составляет 3:1. Общее содержание каротиноидов в клетках, выращенных в темноте, очень мало., но это может увеличиваться 10 раз в процессе позеленения. Кроме того, синтез хлорофилла также связан с качеством света. Содержание хлорофилла было самым высоким в синем свете., за которым следует белый и красный свет, и самый низкий под темным и зеленым светом. Соотношение хлорофилла а: B был другим при разном качестве освещения. Соотношение хлорофилла а: B был самым высоким при желтом и синем свете., а красный свет больше способствовал образованию хлорофилла а. По сравнению с белым светом и синим светом, хлорофилл а: Соотношение B листьев при обработке красным светом было ниже., в то время как содержание хлорофилла в листьях при синем свете было ниже, чем при белом и красном свете, но его хлорофилл а: Коэффициент B был самым высоким, то есть, растения в культуре голубого света обычно имели характеристики солнечных растений, в то время как растения в культуре красного света были похожи на растения в тени.

  • Влияние света растений на образование антоцианов

Многие растения образуют окрашенные антоцианы в некоторых органах.. Для образования этого пигмента требуется достаточное количество растворимого сахара непосредственно в процессе фотосинтеза.. Кроме того, свет также может влиять на синтез антоцианов другими способами. В общем, синий свет способствует синтезу антоцианов. Также для синтеза антоцианов необходим свет высокой интенсивности.. Если для облучения проростков сорго в течение нескольких часов используется синий свет высокой интенсивности., а затем поддерживали в темноте, содержание антоцианов будет постепенно увеличиваться. тем не мение, если растения облучают синим светом, это, с малым дальним красным светом на короткое время, образуется только около половины пигмента. Эффект подавления дальнего красного света можно неоднократно отменять с помощью облучения красным светом.. Антоцианы синтезируются двумя фоторецепторами растений.: один считается криптохромом, который поглощает синий / ближний ультрафиолетовый свет, а другой — фитохром, поглощающий красный цвет. (PR) и далеко красный (ПФР).

  • Влияние света растений на цветение растений

Фотопериод — это взаимная продолжительность дня и ночи в течение дня.. Продолжительность дня и ночи не неизменна.. Он меняется с изменением долготы, широты и сезона.. Хотя их общая длина неизменна., относительная длина все время меняется. Фотопериод — очень надежный сигнал сезонных колебаний.. Растения в разных регионах Земли постепенно адаптируются к окружающей среде в процессе длительной эволюции.. Их рост меняется, включая укоренение, прорастание, рост, цветение, и плодоношение, периодически меняются в зависимости от сезона. На каждый процесс роста растений в основном влияет фотопериод., и влияние на цветение более значительно. Когда цветущие растения, регулируемые фотопериодом, достигают состояния зрелости цветения., цветение можно вызвать при подходящих условиях фотопериода. Чем раньше растение зацветает при постоянном солнечном свете, и чем дольше светит солнце, чем раньше он зацветает. Короткодневные растения могут цвести только тогда, когда критическая длина светового дня меньше критической.. Количество дней индукции фотопериода зависит от возраста растений.. На многих заводах, количество дней индукции фотопериода уменьшается с возрастом. Чувствительность листьев к фотопериоду меняется по мере роста., от слабого к сильному, и от сильного к слабому. Чувствительность молодых листьев к свету относительно низкая.. С ростом, чувствительность к фотопериоду постепенно усиливается. Постепенно будет ухудшаться чувствительность растущих листьев к свету., и чувствительность старых листьев к свету относительно низкая. Интенсивность света, необходимая для цветения, невысока., около 50 лк ~ 100 лк, поэтому интенсивность света не является абсолютным фактором, способствующим цветению. Переход от вегетативного роста к репродуктивному регулируется рецепторами красного дальнего красного и синего ближнего ультрафиолета.. Продолжительность солнечного света получают фотосенсибилизаторы в листьях. , который может принимать красный и дальний красный сигналы. Красный свет и дальний красный свет могут неоднократно обращать вспять реакцию цветения.. Именно последнее световое излучение определяет цветение растений.. Если красный свет короткий день, растения не будут цвести, если дальний красный свет, растения будут цвести.

Косвенное воздействие света растений на растения

Свет как энергия. Свет — основа фотосинтеза, что влияет на формирование ассимиляции, активация ферментов, устьичное отверстие, и так далее. Недостаток света повлияет на фотосинтетические способности, тем самым ограничивая ассимиляцию углерода, и, в конечном итоге, влияя на формирование продуктов фотосинтеза растений. Рост растений неотделим от света, вода, температура, газ, и другие факторы окружающей среды. Многие из этих факторов могут регулировать тенденцию роста растений., и свет не исключение. Свет может не только подавать различные сигналы окружающей среды для развития и роста растений, но также обеспечивать энергией фотосинтез растений. . Световая энергия влияет на все стадии роста и развития растений.. Свет — источник энергии фотосинтеза. Весь фотосинтез можно разделить на два класса.: светлая реакция и темная реакция. В стадии световой реакции, растения используют световую энергию для производства АТФ и НАДФН; На темной сцене, хлоропласты ассимилируют CO2 для синтеза углеводов с использованием НАДФН и АТФ, образующихся в результате световой реакции. Фотосинтез — это фотохимическая реакция. В определенном диапазоне интенсивности света, скорость фотосинтеза увеличивается с увеличением интенсивности света. Когда интенсивность света превышает или падает ниже определенного критического значения (точка светонасыщения и точка компенсации), интенсивность фотосинтеза не увеличивается. Чем выше интенсивность света, чем выше скорость фотосинтеза. Развитие светорегуляции включает практически весь этап развития растений., включая прорастание семян, развитие листьев и корней, разветвление, цветение, и плодоношение.

Через контроль света влияет на рост растений

  1. Снижение затрат на освещение растений

Не все длины волн световых растений могут осуществлять фотосинтез. . Исследования показывают, что световые растения могут осуществлять фотосинтез с длиной волны 400-700 нм.. При посадке, мы используем эту полосу света, чтобы уменьшить потери энергии, увеличить поглощение света, ускорить рост урожая, и снизить наши затраты.

  1. Повышение качества продукции

Через исследования, мы обнаружили, что свет оказывает значительное влияние на рост растений, через контроль света, мы можем контролировать рост растений

Состояние роста. Цветы и растения контролируют свет, чтобы больше цветущих культур, время цветения долгое, подавлять результаты, чтобы рост цветов и растений был, безусловно, высокого качества. Для плодовых культур, мы должны заставить их цвести и приносить больше плодов, и заставить их производить больше сахара, чтобы улучшить их вкус. Этим способом, произведенные фрукты должны быть высокого качества. Через контроль света, пусть урожай растет в том направлении, в котором мы хотим, и улучшить качество продукции.

  1. Межсезонье посадки

Обычные овощи и фрукты могут расти только в определенный период времени в году. . Контролируя свет и другие условия, мы можем сделать их не подверженными влиянию внешних факторов, чтобы они могли расти в нужное нам время. Этим способом, мы можем посадить нужную продукцию в любое время года. Холодной зимой, мы все еще можем есть свежие овощи и фрукты.

Преимущества светодиодного источника света для растений

По сравнению с другими источниками света, LED имеет преимущества высокой безопасности и надежности., маленький размер, легкий, долгая жизнь, низкое потребление энергии, и высокая светоотдача. более того, длина световой волны, излучаемой светодиодами, в основном находится в диапазоне 400-700 нм., который подходит для фотосинтеза растений. Благодаря этим преимуществам, Светодиод особенно подходит для выращивания в помещении или в теплице и широко используется в культуре тканей растений., защищенное садоводство, заводская рассада, и аэрокосмическая система экологической защиты, что является важным исследовательским направлением развития современного сельского хозяйства. .

Перспективы МОКОлайт

Один или два человека не могут способствовать развитию любой отрасли.. Нам нужно работать вместе, чтобы продвигать это. При стремительном развитии общества, спрос людей все выше и выше, и спрос на сельское хозяйство и другие отрасли растениеводства становится все выше и выше.. Хотя светодиодные лампы для роста достигли значительного прогресса, есть еще много возможностей для улучшения. MOKOLight повезло родиться в эту эпоху. Он будет продолжать увеличивать инвестиции и вносить свой вклад в современные технологии посадки при достижении определенных результатов ведущих исследований..

Зачем россияне оставляют фиолетовый свет на ночь

Одна из самых распространенных догадок, встречающихся на форумах, где люди задаются вопросом про загадочный фиолетовый свет в окнах, является мнение, что его используют для выращивания каннабиноидных растений. И да, действительно, растения семейства коноплевых, как и любые другие растения, нуждаются в свете, излучаемом таким видом ламп. На практике же эта теория не выдерживает никакой критики.

Во-первых, подобный «урожай» чаще всего стараются скрыть от чужих глаз и не привлекать лишнее внимание к своему жилищу. Во-вторых, выращивание этого рода растений требует поддержания определенного микроклимата в помещении, поэтому для этих целей чаще всего приспосабливают закрытые помещения, подвалы или, на крайний случай, шкафы. Любому марихуановому «флористу» известно, что от выращивания на окнах при комнатной температуре толку будет мало.

Фото: Pexels

Вторая теория гласит, что такой свет для привлечения внимания к окнам своих квартир используют «жрицы любви». Именно таким нехитрым способом, по одной из легенд, пользовались представительницы этой профессии еще несколько веков назад.

В годы, когда об электричестве еще не было ни малейшего представления, люди гуляли по вечерним улицам с масляными либо керосиновыми фонарями в руках, освещая себе путь. А вернувшиеся из дальнего плавания моряки после обильных возлияний часто любили прогуливаться по улицам в поисках плотских утех. Дабы не возникало путаницы, девушки легкого поведения стали окрашивать стекла своих фонарей свекольным соком, а мужчины издалека видели, к кому можно «подкатить».

Так появились целые кварталы, где сосредотачивались красные фонари. С тех пор выражение «квартал красных фонарей» закрепилось за подобными районами многих европейских стран, и по сей день специальные витрины, за которыми скрываются полуобнаженные девушки, подсвечиваются ярким неоновым светом, отдавая дань традициям.

Фото: lazor.holyspiritunionnj.org

Не исключено, что и в нашей стране есть те, кто таким образом ищет клиентов, но основная причина, по которой россияне используют фиолетовый свет, кроется в другом.

Даже детям известно, что для нормального роста всем растениям необходим солнечный свет. Когда его недостаточно, растения становятся ослабленными и могут даже погибнуть. Последствия дефицита солнечного света можно наблюдать в густых лесах, где кроны больших деревьев заслоняют собой солнце, в результате молодые растения внизу недополучают солнечную энергию и флора становится безжизненной.

Солнечный свет несет в себе различные спектры излучения, которые больше всего необходимы для роста растений. В частности это UV-излучение и инфракрасные лучи. Ультрафиолетовый спектр излучения является одним из основных катализаторов процесса фотосинтеза в клетках растений.

Фото: Pexels

Такие лучи способствуют более раннему цветению. А так как солнечных дней в году в России очень мало (например, в Москве этот показатель достигает лишь 93 дней против 188 пасмурных дней и еще 82 облачных), производители придумали способ как компенсировать недостаток этого света для растений с помощью таких вот фитоламп.

Фиолетовые и красные светодиоды фитоламп излучают свет в необходимом для роста растений спектре 430 и 660 НМ, а КПД их фотосинтетической активности может достигать более 50%, что вдвое больше чем у обычных белых светодиодов.

Кроме этого, в отличие от белых люминесцентных ламп, которые повсеместно использовались дачниками в былые времена, современные фитолампы более экономичны, а также абсолютно безопасны.

Мировая премьера: новые смартфоны Xiaomi Redmi Note 10 и Xiaomi Redmi Note 10 Pro с мощным аккумулятором 5000 мАч отдают по специальной цене. Подробнее >>

Это тоже интересно:

Лучшим освещением для растений оказался белый свет с красным «дополнением»

Сотрудник Института радиотехники и электроники Антон Шаракшанэ показал, что белое светодиодное освещение с добавлением красного света лучше всего подходит для получения вкусных, сочных и ярких растений.

Фото: Romolo Tavani / Фотодом / ShutterstockRomolo Tavani / Фотодом / Shutterstock

Хотя основной воспринимающий свет пигмент растений — хлорофилл — «настроен» на красный и синий свет, растения под таким освещением плохо развиваются и не цветут. При этом листья у них получаются маленькие, а количество самого хлорофилла в них небольшое. Поэтому проблема поиска хорошего освещения для растений очень актуальна.

Автор отмечает, что красный и синий свет поглощает хлорофилл в пробирке, очищенный и свободный от клеточных структур. В живых растительных клетках много других светочувствительных молекул помимо хлорофилла, плюс к тому, там с этим пигментом взаимодействуют и другие вещества. Поэтому растения на самом деле воспринимают весь спектр видимого света — длины волн от 400 до 700 нанометров.

Тем не менее, красный и особенно дальний красный свет нужны для роста зеленого организма вверх. Когда одно растение затеняется листвой соседнего, в его клетки проникает много дальнего красного света. Он служит сигналом о том, что надо перерасти конкурентов, и активируется вытяжение побегов вверх. Однако, как показали измерения, в спектре всех светодиодных ламп, которые удалось найти автору статьи, волны с соответствующими длинами практически не представлены. Поэтому растения под белыми светодиодными лампами, хотя и получают достаточно света, не стремятся вытягиваться вверх, т.к. не «чувствуют» затенения. Нечто похожее и с синим светом. В спектре белых светодиодных ламп его мало, при том, что именно он служит сигналом для фототаксиса — роста или поворота частей растения к свету.

Исследователь предлагает использовать комбинированный подход. Чтобы листья растений были достаточно крупными и содержали много хлорофилла, их имеет смысл держать под светодиодной лампой, дающей белый свет, а к ней добавлять светодиодные синюю и красную лампы. Это оказалось верным, по крайней мере, для китайской капусты.

С препринтом статьи можно ознакомиться на сервере биологических научных публикаций bioRxiv.

Ранее российские ученые подробно рассмотрели, как ведут себя клетки в растущей зоне корня растения.

Растения влияние красного света — Справочник химика 21

    Содержание четырех различных гормонов (гиббереллинов, цитокининов, этилена и ауксина) в тканях растений, выращенных в темноте, быстро изменяется после короткого облучения красным светом, тогда как уровень пятого (абсцизовой кислоты) изменяется при длительном влиянии красного света. Поскольку влияние красного света на гиббереллины, цитокинины и этилен можно снять дальним красным светом, фоторецептором [c.353]
    Интересен вопрос о природе реакций, лежащих в основе влияния, оказываемого на развитие растений кратковременным включением света. В этом отношении наиболее эффективно действие лучей 630—650 нм. Важно подчеркнуть, что тормозящее действие красных лучей на развитие короткодневных растений может быть снято путем последующего освещения лучами 735—750 нм. [c.602]

    Прямое воздействие фитохрома на окислительное фосфорилирование в митохондриях исключается опытами Гордона, которому не удалось обнаружить влияние красного и дальнего красного света на фосфорный обмен митохондрий, выделенных из растений. [c.186]

    В. И. Разумова, который доказал, что красный свет действует как естественное дневное освещение, а синий воспринимается растением как темнота. Если освещать растения короткого дня ночью красным светом, то они не цветут растения длинного дня в этих условиях зацветают раньше, чем в обычных. Освещение растений в ночное время синим светом не нарушает влияния темноты. Следовательно, длинноволновый свет воспринимается как дневной свет, а коротковолновый — как темнота. Таким образом, качественный состав света оказывает влияние иа развитие растения. [c.462]

    Вводные пояснения. Фитохром — пигмент, регулирующий многие процессы роста и развития растений, в том числе прорастание световсхожих семян. Фитохром может находиться в двух формах поглощающей красный свет и поглощающей дальний красный свет. Под влиянием красного света первая форма превращается во вторую под влиянием дальнего красного света вторая форма превращается в первую. Физиологический эффект двух форм неодинаковый, часто — противоположный. [c.210]

    Мы уже отмечали взаимосвязь между поглощением загрязнителя и движением устьиц. В экспериментах с салатом при различном освещении в полевых условиях было обнаружено сильное влияние спектрального состава электромагнитного излучения на степень открывания и ритм движений устьиц (рис. 19) (Vogel, 1960). При интенсивном освещении растений красным светом (Si a, HWA) устьица оставались более плотно закрытыми в [c.60]

    Затем Бортвик и Хендрикс изучили влияние дальнего красного света на реакции цветения и диэтиолирования, вызываемые красным светом. И здесь была обнаружена обратимость К — ДК (рис. 11.8). Это позволило предсказать, что существует один активный пигмент в двух взаимно фотообратимых формах, одна из которых образуется под действием красного, а другая— дальнего красного света (рис. 11.9). Обратимые, сдвиги поглоще,ния при 660 и 730 нм вслед за облучением соответственно красным и дальним красным светом дали возможность легко выявлять пигмент и измерять его количество, особенно в этиолированных растениях, где экранирование хлорофиллом не создает затруднений (см. ниже). Вскоре пигмент был обнаружен в экстрактах растений, сконцентрирован, очищен, подвергнут анализу и частично охарактеризован. Его назвали фитохромом (от греческих слов, означающих растение и краситель ). Его две формы были названы соответственно Фк (фитохром. [c.336]


    Промежуточные формы между Фк и Фдк могли бы также играть роль в ряде реакций на высокую облу -ценность. Сюда относятся 1 акие морфогенетические явления, как вытягивание гипокотиля, образование ан-тоцианинов в проростках и цветение некоторых растений длинного дня. Этим процессам способствует продолжительное облучение красным, дальним красным и синим светом высокой интенсивности, а не воздействие более слабого света, влияющего на трансформацию фитохрома. Спектры действия для этих реакций имеют пики в области 420—480 нм и 710— 720 нм (рис. 11.13). Некоторые из этих морфогенетических изменений можно вызвать кратким облучением при 660 нм и предотвратить последующим столь же кратким облучением при 730 нм, но длительное облучение всегда более эффективно. Видимо, эти реакции скорее требуют низкого уровня Фдк в течение длительного времени, чем высокого уровня в течение короткого периода к такому результату может приводить воздействие синего света или же красного света с длиной волны 710— 720 нм. Однако причины потребности в интенсивном облучении не ясны. Важную роль могЛи бы играть кругообращение пигмента и образование его промежуточных.форм, так как эти процессы зависят от интенсивности света. Однако были предложены и другие объяснения, и потребуется еще много работы, чтобы понять реакции на высокую облученность. Не известно, например, обусловлено ли влияние синего света поглощением его фитохромами Фк и Фдк или в этом участвует пигмент вроде тех, которые регулируют фототропизм. [c.346]     Хотя такие общие корреляции между уровнями гормонов и состоянием покоя наводят на мысль, что влияние прерывающих покой воздействий может опосредоваться изменениями уровней эндогенных гормонов, необходимо получить твердые доказательства что эfo так, поскольку 1) ие известно, являются ли изменения уровней гормонов причиной или результатом изменений состояния покоя, 2) при более детальном изучеиии иногда обнаруживается недостаточная корреляция между уровнями экстрагируемых гормонов и состоянием покоя. Например, хотя уровень цитокининов в семенах щавеля (Rumex obtusifolius) после облучения их красным светом быстро увеличивается, имеются данные, что такое увеличение эндогенных цитокининов не является основной причиной выхода из состояния покоя. Кроме того, проводимые в прошлом определения уровней эндогенных гормонов выполнялись иа относительно плохо очищенных экстрактах растений с использованием биотестов со всеми присущими этим методам ошибками. [c.409]

    Влияние химического вещества на рост и развитие растений может быть опосредовано стимуляцией или ингибированием реакций обмена веществ и энергий. Показано, что ацетилхолин в очень низких концентрациях (10 М) вызывает падение уровня эндогенной АТФ в стеблях Phaseolus vulgaris. В этиолированных зародышевых почках фасоли био-медиатор в концен фациях М и в темноте и на красном свету [c.29]

    Действие биомедиаторов на морфогенетические реакции мало изучено. Однако, как показано, ацетилхолин принимает учжтт в этом процессе. Прежде всего, красный свет увеличивает уровень эндогенного ацетилхолина в тканях растений, что оказывает влияние на морфогенез. Ацетилхолин в ряде случаев имитирует действие красного света на некоторые управляемые фитохромом процессы (табл. 8.4). [c.122]

    Нет сомнения, что присутствие фукоксантола или фикобилинов в бурых, красных и синих водорослях оказывает значительное влияние на количество поглощенного света на этом мы подробно остановимся ниже. Изменения в концентрации хлорофилла влияют гораздо меньше. Даже светлозеленые растения поглощают такую большую долю падающего света, что повышение концентрации хлорофилла вдвое увеличило бы их поглощение лишь незначительно. На наших фигурах можно найти три соответствующих примера фиг. 50 показывает лишь очень слабое усиление поглощения света теневыми листьями бука по сравнению с находящимися на солнце листьями того же вида, хотя первые содержат на 50% больше хлорофилла и на 80% больше каротиноидов чем вторые. Две нижние кривые на фиг. 61 свидетельствуют о несколько большей разнице между кривыми спектрального пропускания у темнозеленых и у светлозеленых листьев Hibis us. Наконец, фиг. 57 иллюстрирует влияние крайних отклонений в содержании хлорофилла, встречающихся, например, в желтых листьях. Содержание хлорофилла [c.87]

    В опытах Уиттингема и Бишопа [323] по исследованию реакции Хилла в хлоропластах шпината при 4° С не наблюдалось существенного влияния порядка облучения на выход кислорода. Одиночная вспышка монохроматического света длительностью 35 мс давалась через разные промежутки времени после выключения монохроматического света другой длины волны. Усиление, наблюдавшееся, когда вспышка 697 нм давалась после некоторого периода облучения светом 653 нм, было лишь немногим меньше усиления, наблюдавшегося, когда вспышка 644 нм следовала за периодом облучения светом 700 нм (фиг. 134). Необходимо иметь в виду, что дыхание играло существенную роль в опытах Френча, но не в опытах Уиттингема и Бишопа (проводившихся с изолированными хлоропластами). Кроме того, мы сравниваем здесь красную водоросль, содержащую фикоэритрин и не содержащую хлорофилла Ь, с хлоропластами высшего растения, в которых имеется хлорофилл Ь, но нет фи-кобилина. Первое из упомянутых отличий может иметь решающее значение, и любопытные результаты Френча, возможно, объясняются тем, что зеленый продукт окисляется вследствие стимуляции дыхания более коротковолновым светом. [c.271]


    Из внешних факторов, влияющих на движения у растений, особое значение имеет свет. Во-первых, он может вызывать одни движения и препятствовать другим. Кроме того, солнечный свет — это источник биологической энергии. Для понимания процессов, обусловленных влиянием света, необходимо несколько ближе познакомиться с основными теоретическими положениями, касающимися действия света. Предпосылкой для воздействия, то есть для поглощения света, оказывается наличие пигментов (окрашенных веществ). Эти химические соединения, которые можно видеть своими глазами, в природе весьма разнообразны. В мире растений пигменты необходимы для обеспечения не только фотосинтеза, но и многих движений и других процессов. Среди пигментов, которые играют определенную роль при движениях, встречаются как фотосинтетически активные, так и пассивные. Из них фотосинтетически активные подразделяются на три группы хлорофиллы, фикобилины (фикоцианины и фикоэритрины) и каротиноиды (каротины и ксанто-ф иллы). В то время как хлорофиллы и каротиноиды широко распространены в мире растений (грибы представляют собой исключение), фикоцианины и фикоэритрины встречаются в основном у синезеленых и красных водорослей. Хлорофиллы и каротиноиды находятся в специфических элементарных мембранах (тилакоидах), а фикобилины — в фикобили- [c.24]

    Видоизменен и е до м и и и р о в а н и я. Большое число наблюдений и специально поставленных опытов показывает, что доминирование — сложное явление. Оно может видоизменяться под влиянием внешних условий, возраста, пола, особенностей самого организма, а также других наследственных факторов. Например, у дурмана (iDatura stramonium) при выращивании гибридных растений летом в поле пурпурная окраска стебля полностью доминирует над зеленой, и они неотличимы от одного из родителей. Но если растения выращивать зимой в теплице, то гибриды будут иметь более бледную окраску, чем родительские формы с пурпурной окраской стебля, и их легко отличить друг от друга. У львиного зева гибриды Fi от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми при выращивании иа полном свету и при низкой температуре имеют красную окраску цветков, при выращивании в условиях затенения и повышенной температуры цветут белыми цветками, а при промежуточных условиях дают розовые цветки. [c.57]

    Ясно, что эта гипотеза была основана на простых экспериментах по влиянию света на прорастание семян салата-латука. В течение нескольких лет схема оставалась чисто гипотетической, но позднее члены той лее группы сконструировали специальный спектрофотометр на две длины волиы, с помощью которого молено было обиарулеивать малейшие изменения спектров поглощения тканей этиолированных растений при 660 и 730 нм. Использование именно этиолированных растений объясняется тем, что присутствие хлорофилла маскирует поглощение других пигментов в красной области. Измеряя с помощью прибора различия в поглощении тканей при 660 и 730 нм в процессе быстро чередующихся облучений, исследователи установили, что после [c.302]


Дальний красный свет повышает урожайность томата | Выращивание

Выращивание ◄ ▲ ►

24 июля 2017, 11:33 Groentennieuws.nl

Прошедшей зимой голландская организация производителей тепличного томата «Проминент» провела практические испытания выращивания томатов в светокультуре при повышенном содержании дальнего красного света в спектре светильников. Оказалось, что межрядное досвечивание дальним красным светом с интенсивностью 30 мкмоль/м2/сек. повышает урожайность томата на 11%.

В сезоне-2015/16 ученые Университета в Вагенингене выращивали томаты с искусственным освещением в своих экспериментальных теплицах, при этом интенсивность дальнего красного света достигала 30 мкмоль/м2/сек. и 55 мкмоль/м2/сек. В результате урожайность томатов в опыте возросла на 6% в первом варианте и на 15% — во втором, главным образом, за счет увеличения средней массы плода.

Производители организации «Проминент» не раз посещали опытные теплицы университета в течение эксперимента и захотели провести производственные испытания в одном из хозяйств, входящих в эту организацию. В этом хозяйстве светодиодные светильники дальнего красного света использовались в дополнение к традиционным натриевым лампам высокого давления SON-T, расположенным над растениями. В теплице выращивали гибрид Сиранзо. Это гибрид фирмы «Райк Цваан» — кистевой томат со средней массой плодов 140-150 г.

В теплице были заложены четыре опытные делянки, каждая длиной 25 м. Испытывались следующие варианты:

  • 10 мкмоль/м2/сек. дальнего красного света над верхушками растений;
  • 30 мкмоль/м2/сек. дальнего красного света между растениями;
  • 10 мкмоль/м2/сек. дальнего красного света между растениями;
  • контроль без дальнего красного света.

Ожидалось, что вариант с 30 мкмоль/м2/сек. дальнего красного света обеспечит прибавку урожая, но производители хотели испытать, нельзя ли снизить затраты электроэнергии, и где лучше всего расположить ЛЕД-светильники – между растениями или над верхушками. Именно поэтому в опыте применяли досвечивание 10 мкмоль/м2/сек. дальнего красного света между растениями и над ними.

В начале опыта растения в вариантах с добавкой дальнего красного света вытягивались больше, чем в контроле, однако это различие не превысило 10 см, а в начале февраля 2017 г. прекратилось. К моменту, когда в конце апреля досвечивание дальним красным светом было прекращено, различия между вариантами по высоте растений уже не было.

Дальний красный свет может влиять на длину листа. Если нагрузка растения урожаем слишком высока, листья становятся короче, фотосинтетическая поверхность снижается, и значительно уменьшается урожай. В испытании, проведенном в теплицах «Проминента», длина листа измерялась еженедельно. Различия по этому показателю стали заметны, начиная с января. В варианте с 30 мкмоль/м2/сек. дальнего красного света между растениями листья были немного короче, и к окончанию эксперимента разница достигла 3 см. Поскольку эту разницу можно компенсировать, нормируя число листьев в верхушке растения, досвечивание дальним красным светом было продолжено до конца запланированного периода досвечивания, то есть до конца апреля.

Важным вопросом, поставленным в эксперименте, было влияние дальнего красного света на урожайность. Оказалось, что в варианте с 30 мкмоль/м2/сек. дальнего красного света между растениями к 17 неделе был получен урожай 34,6 кг/м2, что на 11% больше, чем в контрольном варианте (без дальнего красного света). Для заметной прибавки урожайности интенсивности 10 мкмоль/см2/сек. оказалось недостаточно, прибавка урожая составила всего 1-2%.

В течение эксперимента несколько раз оценивалось качество томатов. В январе еще не было никаких заметных различий, но в феврале во всех вариантах с добавлением дальнего красного света вкус томатов был немного лучше, чем в контроле, причем в варианте 30 мкмоль/см2/сек. томаты были самыми вкусными. По окончании периода досвечивания эта разница во вкусе исчезла.

Обсудить в форуме Материалы по теме

Влияние спектра света на рост растений

Что такое спектр света для растений?

Растения нуждаются в энергии, обеспечивающей их рост, созревание цветов и плодов, размножение. Источником энергии является солнечный свет, который поглощается хлорофиллом (зеленым пигментом) в листьях. Под воздействием света происходит процесс фотосинтеза – образования углеводородов из углекислого газа и воды. Побочным продуктом фотосинтеза является кислород, необходимый живым организмам.


Спектр солнечного света состоит из электромагнитных волн, имеющих определенную длину. Человеческое зрение различает спектральный участок 320-720 нанометров. При этом каждой длине волны соответствует свой цвет: от фиолетового до красного. Исследования ученых доказали, что для растений наиболее важно излучение оранжевого и красного (590-720 нанометров), а также синего цвета (400-470 нм). 


Важную роль при выращивании растений играет показатель освещенности (PAR) в микромолях. Максимальная освещенность наблюдается в безоблачные летние дни, составляя приблизительно 2000 микромолей на квадратный метр. 


Большинство плодовых и овощных культур оптимально растет и плодоносит при PAR около 500 мкмоль/кв.метр. При увеличении уровня освещения достигается точка светового насыщения. Избыточность освещенности зачастую приводит к замедлению роста. Светолюбивым видам требуется PAR свыше 1000 мкмоль/кв.метр.

Влияние спектра света на рост растений

Красный и оранжевый

Вносят максимальный вклад энергии в протекание фотосинтеза. Способствуют увеличению биомассы, ускорению прорастания, цветения, плодоношения.

Белый

Имитирует естественную освещенность с различными оттенками. Рекомендуется использовать совместно с красным освещением.

Синий

Является регулятором скорости развития, позволяя вырастить рассаду с более короткими, утолщенными стеблями и мясистыми листьями. Стимулирует образование органических веществ. Ускоряет наступление цветения.

Ультрафиолет

Излучение в спектральном диапазоне 270-380 нм стимулирует жизнедеятельность и синтез витаминов, повышает холодостойкость.


Требования к свету в теплице

  • искусственное освещение должно включаться на 12-15 часов в сутки; 
  • необходимо имитировать смену дня и ночи, отключая подсветку на 6-7 часов; 
  • требуется подбирать осветительный период под этапы развития растений. Например, овощам на начальном этапе нужна подсветка до 20 часов, а на завершающем – 10-11 часов; 
  • плодоносящие растения нуждаются в большем количестве света в отличие от зелени; 
  • следует обеспечить равномерность светового потока за счет установки рефлекторов, имеющих возможность фокусировки; 
  • цвет свечения осветительных приборов должен выбираться с учетом особенности выращиваемой продукции и стадии ее созревания.

Эффективность белых светодиодов

Многим выращиваемым культурам требуется определенный процент белого света, имитирующего дневное освещение. Например, овощи растут интенсивнее под белым светодиодным свечением. Наибольший эффект достигается при использовании светоизлучающих диодов, имеющих цветовую температуру 4000 Кельвинов.

Лучший спектр света для растений

На рисунке показан наилучший световой спектр для выращивания растительных культур. Видны значения длин волн и цветовая гамма пиков фотосинтеза, фотоморфогенеза и синтеза хлорофилла. Основные пики приходятся на 445 и 660 нанометров. Минимумом поглощения отличаются зеленые и желтые волны (500/600 нм).


Три категории растений

Светолюбивые

Гелиофиты нуждаются в интенсивном освещении и плохо переносят затенение. В условиях теплиц им требуется много света для нормального роста и развития. Примеры: томаты, кабачки, баклажаны.

Теневыносливые

Сциофиты хорошо развиваются при невысоком уровне освещенности. Избыток света негативно сказывается на вкусовом качестве продукции. К теневыносливым относят брокколи, цветную, пекинскую и белокочанную капусту, огурцы, редис, фасоль.

Тенеиндифферентные

В эту категорию входят растения, прекрасно растущие в тени и требующие минимальной подсветки в течение дня. Например, ревень, многолетний лук, щавель, руккола, шпинат, салат.

Возможное светодиодное освещение

Светильники для рассады

Для выращивания рассады лучше всего подходят светодиодные светильники со спектром, в котором преобладают красный, оранжевый, синий цвета. Именно такая цветовая гамма активизирует фотосинтез, дает достаточно энергии для быстрого прорастания и эффективного развития.

Осветительные приборы на светодиодах выгодно отличаются малым энергопотреблением, высокой светоотдачей и долговечностью в эксплуатации. Компактные размеры позволяют удобно разместить осветители даже в небольшом помещении.

Светодиодные лампы устанавливаются на различной высоте: после высевания семян – 12-14 см, с увеличением в дальнейшем до 25 см. Длительность подсветки варьируется в зависимости от вида рассады: помидоры – 15-17 часов, а, например, перец и баклажаны – 11-12 часов.


Светодиодное освещение для теплиц

Светодиодное освещение теплиц пользуется наибольшей популярностью, благодаря целому ряду преимуществ перед альтернативными источниками света:

  • более высокая энергоэффективность;
  • возможность выбора спектрального диапазона;
  • наличие регулировки яркости светового потока;
  • равномерность и однородность свечения;
  • небольшой нагрев даже у мощных устройств;
  • безопасное электропитание 12/24/36 Вольт.

Правильное сочетание разных цветов лед освещения позволяет получать обильные и качественные урожаи на протяжении всего календарного года.

Фито светодиоды

Фитосветодиоды предназначены для установки в фитолампах, используемых как источники искусственного света на всех стадиях выращивания растений. Эта разновидность светоизлучающих диодов выдает свечение с пиком интенсивности в, так называемом, «фитоактивном» спектре (450-660 нанометров), наиболее благоприятном для роста любых выращиваемых культур.


Фитодиоды выделяют максимум световой энергии при минимуме тепловыделения. Поэтому их можно располагать рядом с растительностью, не опасаясь ожога листьев. Еще одним плюсом является меньшее высушивание почвы. Таким образом фитолампа для растений является эффективным светотехническим устройством, помогающим получить обильный урожай.


Освещение аквариумов

Спектр света для аквариумных растений рекомендуется выбирать в красном и синем поддиапазоне. Такое комбинированное свечение улучшает фотосинтез, а также способствует лучшей цветной пигментации подводной флоры.



Как дальний красный световой спектр влияет на растения?

Последние достижения в области светодиодных светильников для выращивания растений сделали это интересным моментом для выращивания в помещении. Благодаря ультрасовременному свету с регулируемым спектром вы можете изменить качество, вкус, эффективность и урожайность вашего урожая, просто регулируя световой спектр в течение цикла роста.

Красный свет вдохновляет на цветение. Синий свет обеспечивает более плотные междоузлия в растительности и увеличивает концентрацию масел и смол во время цветения.А поток ультрафиолета B на завершающей стадии обеспечивает интенсивное производство трихомов и большую эффективность.

А как насчет дальнего красного света? Как этот менее обсуждаемый конец светового спектра влияет на ваш урожай?

Независимо от того, выращиваете ли вы дома или создаете коммерческое предприятие, важно понимать, насколько красный свет может остановить рост. . . и быть в курсе того момента, когда ярко-красный взрыв сослужит вам хорошую службу.

Во-первых, давайте проясним, о чем мы говорим, когда говорим о дальнем красном свете.

Что такое дальний красный свет?

Большая часть имеющейся у вас информации об управлении световым спектром ваших растений, вероятно, относится к PAR или фотосинтетически активному излучению. PAR относится к диапазону солнечного излучения (400-700 нм), которое растения могут использовать для создания энергии посредством фотосинтеза. Вообще говоря, это тот же диапазон излучения, который виден человеческим глазом.

Хотя PAR чрезвычайно важен для роста растений, общее развитие ваших культур также зависит от длин волн, выходящих за пределы диапазона PAR.УФ, например, нельзя использовать для фотосинтеза, но растения все еще могут его ощущать и реагировать на него. Фактически, ультрафиолетовое излучение может быть вредным для растений, так же как и для человека, и ваши культуры защищаются от этих вредных лучей, производя трихомы.

Дальний красный свет также выходит за пределы диапазона PAR. При длине волны 700-850 нм дальний красный цвет находится между красным и инфракрасным светом. Интересно, что ваши растения чрезвычайно чувствительны к разнице между красным и дальним красным светом, и баланс между ними может дать вашей культуре очень конкретные инструкции о том, как расти.

Вот что мы подразумеваем под этим.

Как ваши растения воспринимают дальний красный свет

Ваши растения воспринимают красный и дальний красный свет с помощью фоторецепторов, называемых «фитохромами». Теперь фитохромы имеют как активную форму (поглощение красного цвета), так и неактивную форму (поглощение красного цвета). Ваше растение переключается между активными и неактивными фитохромами в зависимости от того, как оно воспринимает соотношение красного и дальнего красного в источнике света. Вы увидите это соотношение, обозначенное как «R: FR.”

Говоря более прямым, менее научным языком: когда ваши растения воспринимают более высокий коэффициент дальнего красного света, они, по сути, щелкают переключателем, который сигнализирует об определенных биологических функциях.

А что это за функции?

Что ж, вот тут и самое интересное.

Растения по-разному реагируют на красный цвет на протяжении всего цикла роста

Эффект дальнего красного цвета на ваши растения меняется в зависимости от уровня зрелости вашего урожая.Мы поговорим о деталях чуть позже, но заголовок такой.

Когда ваши растения «видят» больше красного света, чем красного, они думают, что находятся в тени.

Это так просто. Все, что мы объясняем здесь, по существу сводится к этой единственной идее. Если вы повысите уровень красного цвета, ваши посевы будут думать, что им не хватает солнечного света.

Вот как это повлияло на их развитие:

Влияние дальнего красного света на прорастание

Это просто объяснить.Семенам для роста нужен солнечный свет. Дальний красный свет заставляет растения думать, что они не получают солнечного света. В результате слишком много дальнего красного цвета на ваших саженцах может полностью помешать прорастанию.

Влияние дальнего красного света на растительность

Если вы растягиваетесь на стадии вегетации, причиной может быть слишком много красного.

Поскольку дальний красный цвет заставляет ваши растения думать, что они в тени, они продолжают тянуться вверх в поисках солнца. Их листья становятся длиннее и шире, а стебли удлиняются.Несчастливый результат — длинное и долговязое растение, которое слишком слабое, чтобы удерживать здоровые цветы, которые вы надеетесь выращивать.

Еще одним важным недостатком дальнего красного цвета является то, что он снижает количество хлорофилла и антоцианов, которые отвечают за яркий цвет ваших растений. Вы также получаете снижение антиоксидантов, которые защищают как ваши растения, так и людей, которые их потребляют, от свободных радикалов.

Короче говоря: нельзя надеяться, что получится достойный продукт, если ваш R: FR в растительности слишком сильно переходит в красный цвет.

Влияние дальнего красного света на предцветение

Хорошо, вот где действительно развлекается.

Если вам нужно, чтобы ваши растения начали цветение или вы просто хотите повысить урожайность, временная вспышка далекого красного творит чудеса. Почему?

Использование струй Far Red в конце дня — 10 минут при включенном свете и затем до нескольких минут при включенном обычном свете — может поддерживать цветение растений при менее чем 12 часах темноты, которые обычно требуются.Многие производители утверждают, что, используя эту технику, они могут получить до 20% больше урожая в год, сократив дневной цикл роста таким образом. 20% дополнительного производства могут быть огромными! Опять же, это очень зависит от напряжения. Разные сорта начинают цвести при разной продолжительности темного периода.

Еще одна уловка, используемая некоторыми гроверами, заключается в том, чтобы использовать весь красный цвет в конце дня, а затем разбудить растения темно-красным утром. Это усыпляет растения и более эффективно пробуждает их, максимизируя дневной фотосинтез и ночной метаболизм.

Контроль спектра — это все

Нет никаких сомнений: комнатное выращивание — это наука. А по мере развития технологий освещения у производителей появляется все больше и больше возможностей играть в ученых. Воспитание вашего урожая больше не зависит от щелчка переключателя — HPS горит, HPS гаснет. Теперь, благодаря светодиодной технологии, вы можете направлять свои растения на протяжении всего цикла их роста, управлять их химическими и вкусовыми профилями и, что наиболее важно, обеспечивать их рост здоровыми и крепкими.

Если вы новичок в области светодиодного освещения с переменным спектром, вы можете найти дополнительную информацию о лучшем спектре для ваших растений прямо здесь, в нашем блоге. Мы также приглашаем вас узнать больше о контроллере SolarSystem Controller, который позволяет предварительно запрограммировать свой световой спектр на срок до 365 дней. Но самое главное, не стесняйтесь обращаться в любое время, если у вас есть вопросы о светодиодных светильниках для выращивания или о том, как вы можете наилучшим образом ухаживать за своими растениями.

Мы всегда рады поговорить с производителями и желаем вам и вашему урожаю всего наилучшего.

Как разговаривать со своими растениями: использование светодиодов для улучшения урожая

Эндрю МакАллистер

Растения — ужасные слушатели. Я сказал растениям на моем подоконнике: «Растите выше, растите быстрее! Сделайте для меня больше вкусных листьев, чтобы положить их в еду! », Но они просто растут так же медленно, как и с тех пор, как я их купила.

Фермеры и флористы разделяют мою боль, но в большем масштабе. Иногда, что бы вы ни делали, тыква недостаточно велика, чтобы стать призером, а розы расцветают слишком рано или слишком поздно для Дня святого Валентина.Если бы только растения могли услышать наши просьбы. Увы, хотя старый слух о разговоре с вашими растениями, чтобы помочь им вырасти может быть немного правдой, использование звуковых волн недостаточно специфично или эффективно, чтобы изменить то, как мы выращиваем растения в больших масштабах. Для этого мы обращаемся к другому виду волны, чтобы проникнуть к растениям — свету.

Различные «виды» света

Растения используют свет для многих вещей. Первое, что, вероятно, приходит в голову, — это приготовление еды или энергии. Растения преобразуют свет в энергию посредством фотосинтеза.Но они также используют свет, чтобы решить, в каком направлении расти, какой длины сделать стебель, насколько велики листья, когда цвести и многое другое.

Чтобы растения росли определенным образом, фермерам нужно знать две вещи. Во-первых, какие виды света приводят к какой реакции. Далее, как дать нашим комнатным растениям именно такой свет?

Эти «виды» света, о которых я говорю, — это различных длин волн и световых лучей (рис. 1). Когда мы говорим о свете, который мы можем видеть, мы говорим о разных цветах света.Более длинные волны кажутся нашим глазам красными, а более короткие — фиолетовыми. Но есть также свет, который наши глаза не видят, но чувствуют наши тела. Волны даже длиннее красного или инфракрасного света заставляют нас чувствовать тепло. В то время как длины волн меньше фиолетового называются ультрафиолетом (или УФ), который вызывает солнечный ожог.

Рис. 1: Свет бывает разного «размера» или длины волны. Мы можем видеть волны одних длин (разные цвета света) и ощущать волны других длин (инфракрасный или ультрафиолетовый свет).Растения также получают информацию от различных длин волн света, которые помогают им расти.

В поисках нужных световых растений

Все эти длины волн света исходят от солнца в течение дня, но растения разборчивы и не нуждаются во всех этих различных видах света. Уловка для ученых и фермеров состоит в том, чтобы понять, какие виды легких растений превращаются в пищу, какие дают больше фруктов или цветов, а какие игнорируются.

Это понимание пришло из изучения химических веществ, которые растения используют для взаимодействия со светом.Самый важный из них — пигмент под названием хлорофилл, который используется в фотосинтезе для производства энергии для растений. Хлорофилл — это то, что придает растениям здоровый зеленый цвет, и это дает нам большой ключ к пониманию того, какой свет понравится растениям. Наши глаза видят зеленый, потому что это свет, который завод не хочет — он отражается. Вместо этого хлорофилл предпочитает красный и синий свет.

Но хотя хлорофилл производит энергию для роста растения, он не сообщает растению , как должно расти .Эта работа возлагается на химические вещества, называемые фитохромами и криптохромами. Фитохромы чувствительны только к красному свету и сообщают растениям, сколько листьев нужно сделать и насколько они велики. С другой стороны, криптохромы чувствительны только к синему свету и контролируют реакцию растений на дневной цикл света. Криптохромы помогают растениям указывать, когда цвести.

Использование света для улучшения растений

Фермеры и исследователи взяли эту информацию о различных химических веществах в растениях и провели эксперимент, чтобы проверить, как свет влияет на рост растений.Они пытались выращивать клубнику полностью в помещении, чтобы лучше контролировать свет, который они давали своим растениям. В то время как клубника могла расти только при красном свете, они были больше, когда были включены синий и красный свет. Но это не все, что они нашли. Клубника также содержала разные питательные вещества, сахар и «вкусовые химические вещества» в зависимости от используемых пропорций красного и синего света. Они также созревали быстрее или медленнее в зависимости от соотношения красного и синего света.Таким образом, исследователи могли не только выращивать клубнику в помещении, используя свет с несколькими длинами волн, но и контролировать, насколько здоровой и вкусной будет клубника, и выращивать ее быстрее или медленнее.

Другая группа исследователей интересовалась цветковыми растениями. Они обнаружили, что колокольчик из кочки зацветает позже, когда подвергается воздействию определенных видов красного света, но время цветения анютиных глазок вообще не меняется при том же красном свете. Вместо этого у анютиных глазок вырастают более длинные стебли, но меньше цветов.Это понимание может помочь флористам заставить растения цвести в нужное время для своих клиентов.

Разница между колокольчиком и анютиными глазками представляет собой серьезную проблему для исследователей — у каждого вида растений свои предпочтения в отношении длины волны. Но здесь есть еще одна проблема — как только мы знаем, что определенная длина волны света укажет растениям, что им делать, как мы можем направить на них такой свет и ? Здесь на помощь приходят светодиоды.

Светодиоды: подходят не только для освещения гостиной

На протяжении большей части истории нам не удавалось легко создать свет с точной длиной волны.Источники света, такие как пламя, лампы накаливания или люминесцентные лампы, сложно точно настроить для излучения точных длин волн света. В лаборатории все может быть трудным или сложным, но для того, чтобы управлять всей крытой фермой, требуются более простые технологии. К счастью, светодиоды можно настроить на светодиоды , чтобы излучать свет с точной длиной волны, что позволяет нам легко изменять свет, который мы излучаем на наши растения.

Перемещение сельского хозяйства в закрытое помещение может показаться глупым при таком свободном солнечном свете, но на то может быть веская причина.Внутренние фермы могут быть ближе к городским районам, что снизит как денежные, так и углеродные затраты на доставку большого количества продуктов питания из сельской местности в города. Климат также может быть непредсказуемым, и контролируемые закрытые фермы могут оказаться жизненно важными, если погода станет слишком изменчивой, чтобы легко выращивать необходимые нам продукты. Плюс к этому есть преимущество высокой степени контроля вкуса, питательности пищи и скорости ее роста. Вместо того, чтобы оставлять на волю случая и давать растениям такой же свет, как на улице, мы можем создавать богатые питательными веществами и вкусные продукты.

К счастью для домашних фермеров, светодиоды подходят не только для связи с нашими растениями. Светодиодные лампы намного эффективнее других типов лампочек. Если вам нужно включать свет на 12 часов в день, вы начнете оплачивать счета за электроэнергию, используя старые лампочки. Кроме того, вам придется очень часто менять эти лампочки. Со светодиодами вы экономите на долгосрочных счетах за электроэнергию и , избавляясь от необходимости менять лампочки так же часто (с немного большей первоначальной стоимостью). Светодиоды также не выделяют много тепла, поэтому их можно поставить очень близко к растениям, не перегревая их.Тогда будет меньше бесполезного света, освещающего стены или другие области, кроме листьев растений.

Использование светодиодов в сочетании с тем, что мы узнали о том, как растения используют свет, — это прекрасное слияние разрозненных областей инженерии и биологии. По мере того, как мы узнаем больше о биологии функционирования растений, мы можем лучше говорить растениям, чего мы от них хотим — расти выше, расти быстрее, быть более питательными и вкусными (как клубника).

За этими биологическими разработками стоят разработки в отношении того, как мы можем на самом деле реализовать эти открытия в важных для нас условиях: домашнее земледелие, помогающее производить продукты питания на небольших и разнообразных площадях, является одной из возможностей.Другой — выращивать растения в дальних космических путешествиях. Хотя светодиоды — захватывающая технология для повседневной, само собой разумеющейся задачи по освещению вещей в наших домах и на работе, они также изменят наш образ жизни в других отношениях. Мы сможем быть более здоровыми, с большим количеством питательной пищи и (возможно, со временем) меньше разочарований в наших приусадебных участках. Потому что вместо того, чтобы умолять наши растения расти, мы сможем сказать им, что именно мы хотим от них.

Эндрю Макаллистер — аспирант программы прикладной физики Мичиганского университета.Его можно найти на его личной странице или в Twitter.

Эта статья была написана под руководством друзей большой идеи Джо.

Для получения дополнительной информации:

Узнайте больше о преимуществах светодиодов для внутреннего сельского хозяйства и окружающей среды

Узнайте, как осветительная компания Phillips экспериментирует с растениями и светодиодами

Объяснение дальнего красного света для цветения

В этом видео я хотел бы поговорить с вами о цветении и влиянии инфракрасного света на цветок растения.В биологии цветение этот термин называется фотопериодизмом: разные растения будут цвести в разное время. У нас есть так называемые растения длинного дня. Это растения, которые цветут в длинные дни. Теперь выясняется, что на самом деле темнота способствует цветению, поэтому лучшим термином для этих растений были бы короткие ночные растения. Другие растения называются растениями короткого дня, и, опять же, лучшими условиями для этого были бы растения долгой ночи. Это растения, которые цветут весной и осенью с ночной оболочкой, но есть еще другие растения, которые называются нейтральными к дневному свету.Это такие растения, как помидоры и кукуруза. Вы не можете изменить время их цветения. Они цветут, когда они имеют определенный размер, и так оно и есть.

Теперь мы говорим о растениях с длинным и коротким днем. Мы хотим понять, как это работает. Мы должны понять молекулу, называемую цитохромом. Фитохром — это белок, и это пигмент, который поглощает световую энергию. Он не имеет ничего общего с фотосинтезом. Фитохром существует в двух формах: это так называемый фитохром красный, а есть еще и дальний красный фитохром, и это соотношение этих двух форм определяет цветок.Теперь, когда растения имеют красный свет, который заставляет фитохром красный превращаться в далеко красный фитохром, а когда растения находятся в темноте, такой красный фитохром будет преобразован обратно в красный фитохром, и именно соотношение этих двух молекул определяет цветок. Теперь у растений с длинным днем ​​фитохром красный цвет способствует цветению, он способствует цветению, и это имеет смысл летом, когда дни длиннее и меньше темноты, будет больше красного фитохрома, и растения будут пахать, теперь все наоборот. растение короткого дня здесь фитохром далеко красный является ингибитором, поэтому он подавляет или предотвращает цветение, и вот почему эти растения имеют тенденцию цвести весной или осенью, когда красивые становятся длиннее и длиннее, темнее становится больше, что означает, что фитохром будет меньше. а затем растения начинают цвести.Интересно то, что благодаря новой технологии мы можем создавать светодиоды, которые имеют очень определенную длину волны световой энергии, и также оказывается, что когда вы даете растениям инфракрасный свет или дальний красный свет, который также заставляет далеко красный фитохром снова превращаться в фитохром де. красный, и поскольку он является ингибитором для растений короткого дня, это означает, что, давая вашим растениям немного инфракрасного света, возможно, прямо перед темным циклом, который будет примерно 732 740 нанометров, который разрушит часть дальнего красного фитохрома.Это будет стимулировать ваши растения к более быстрому цветению, поэтому я бы не сказал, что возможно 5-10 минут инфракрасного света, прежде чем вы начнете свой ночной цикл и посмотрите, что это сделает с вашим цветком. Вы можете продолжать пытаться дать немного больше, но вы должны быть осторожны, если вы даете растениям слишком много инфракрасного или далекого красного света и избавляетесь от слишком большого количества далеко-красного фитохрома, который может вызвать у них стресс, и они могут подумать, что они практически в конце вегетации. Они должны торопиться и цвести и получить очень плохую реакцию цветения, поэтому, если вы выращиваете растение короткого дня, сажаете цветок весной или осенью, вы можете получить светодиод, излучающий инфракрасный свет, и применив несколько минут Инфракрасный свет на ваши растения прямо перед темным циклом, вы собираетесь снизить количество фитохрома в далеком красном цвете, который препятствует цветению, поэтому, когда вы избавитесь от фитохрома в дальнем красном цвете, ваши растения будут цвести быстрее и лучше.Если у вас есть какие-либо вопросы о цветении растений или какие-либо вопросы по биологии, пожалуйста, отправьте мне письмо по адресу [email protected] Хорошо растет.

Растения ждут, пока свет не изменится на красный

Если мы хотим выращивать овощи в саду, мы выбираем хорошее солнечное место и освобождаем место от других растений, которые могут их затенять. Солнечный свет дает энергию для фотосинтеза: чем больше света, тем больше они растут. Но с заводами все не так просто; они никогда не были. Рост — это вложение.Больше листьев означает больший фотосинтез и большую прибыль, но все хорошие инвесторы посоветуют вам немного подождать на черный день. В PNAS Ян и др. (1) показывают, что растения поддерживают этот баланс между экономией и инвестициями в зависимости от качества света, а не только от количества. У растений фоторецепторы фитохромов улавливают красный и дальний красный (ближний инфракрасный) свет. Ян и др. (1) показывают, что потеря фитохрома приводит к общей стратегии предотвращения риска для роста. Вместо выделения средств на рост, больше ресурсов направляется на обеспечение устойчивости, и в основе этого изменения стратегии лежит изменение метаболизма на довольно фундаментальном уровне.

Фоторецепторы фитохрома — это белки, которые связывают тетрапиррольный хромофор, позволяя им поглощать свет. Эти фитохромы существуют в двух фото-взаимопревращаемых формах: неактивная, поглощающая красный цвет форма «Pr» и активная форма «Pfr», поглощающая далеко-красный цвет. Поглощение света хромофором приводит к изменению его конформации, а это, в свою очередь, вызывает изменение конформации белка фитохрома с формы Pr на форму Pfr или наоборот (2). Активная форма Pfr перемещается из цитоплазмы в ядро, где она взаимодействует с рядом факторов транскрипции, опосредуя изменения в физиологии растений (3).Одной из первых демонстраций действия фитохромов было прорастание семян салата, когда было обнаружено, что импульсы красного света запускают прорастание, а импульсы дальнего красного света ингибируют прорастание (4). Наряду с набором других фоторецепторов растений, поглощающих в синей и УФ-областях спектра, фитохром действует на протяжении всей жизни растения в таких процессах, как укоренение проростков и фотопериодическая регуляция времени цветения. Однако двойной красный и дальний красный пики поглощения двух форм фитохрома означают, что фитохромы однозначно подходят для одной конкретной дополнительной функции: обнаружения соседней растительности.Эта роль жизненно важна для растений, которые приспособлены к выращиванию в открытом грунте, как и большинство наших сельскохозяйственных культур, потому что они несут потенциально очень значительную угрозу: затенение. Прямой солнечный свет содержит большую долю красного света, тогда как свет, отраженный от соседней растительности, обеднен красным и относительно богат далеким красным (рис. 1 A и B ). Этот ярко-красный свет вызывает удаление активной формы фитохрома Pfr, и у растений, произрастающих в открытом пологе, возникает так называемая «реакция избегания тени».«Избегание тени включает в себя резкое стимулирование удлиненного роста, чтобы предотвратить выход за пределы соседних растений (5). Форма фитохрома Pfr обычно подавляет это удлинение, и его удаление в дальнем красном свете снимает это подавление. Гарри Смит, который, к сожалению, умер в прошлом году, был одним из ключевых пионеров в этой области. Некоторое время назад Макларен и Смит показали, что этот рост за счет удлинения включает перераспределение ресурсов от листьев, структур, предназначенных для получения ресурсов (5, 6).Меньше листового материала, конечно, означает меньше фотосинтеза и меньше биомассы. Следовательно, избегание тени является основным фактором, ограничивающим густоту посадки, поскольку урожайность отдельных растений снижается при более высокой плотности посадки.

Рис. 1.

Растения воспринимают качество света в окружающей их среде, чтобы обнаружить потенциально конкурирующую соседнюю растительность. Фоторецептор, фитохром, фотопреобразование между неактивной формой Pr, поглощающей красный свет, и активной формой Pfr, поглощающей красный свет, и это позволяет растениям воспринимать соотношение красного и дальнего красного (R: FR) падающего света. .Прямой солнечный свет богат красным светом, тогда как свет, отраженный от соседней растительности, обеднен красным и насыщен далеким красным. ( A ) Мир, каким мы его видим. ( B ) Мир по фитохрому. Представление R: FR для той же сцены, полученное путем вычитания в цифровом виде значений пикселей фотографии, сделанной с помощью камеры с инфракрасным фильтром, из копии, снятой с красным фильтром. Более темными цветами показаны области с низким R: FR; яркие цвета — это области с высоким R: FR.Обратите внимание на разницу между светом, отраженным от каменного моста, и светом, отраженным от растений. Это различие жизненно важно для завода, стоящего перед потенциальной конкуренцией. Оригинальные фотографии были сделаны фотографом из Глазго Джеймсом Гиллисом. ( C ) Активная форма фоторецептора Pfr, фитохром, балансирует между физиологией стресса и ростом растений. Pfr, образующийся под насыщенным красным прямым солнечным светом, способствует направлению фотосинтетических продуктов на инвестиции в рост.Напротив, свет, отраженный от соседней растительности, богатый красным, удаляет активный Pfr, вызывая направление продуктов фотосинтеза на физиологию стресса, делая растение более устойчивым в ожидании множественных возможных стрессов.

Ян и др. (1) использовали мутанты по фитохрому в модельном растении Arabidopsis , чтобы более подробно изучить способ, которым фитохром регулирует биомассу. У мутантов фитохрома, конечно, отсутствуют обе формы фитохрома, но, что важно, у них отсутствует активная форма Pfr, и поэтому они ведут себя так, как если бы они были постоянно затенены.На самом деле у высших растений существует множество различных фитохромов, являющихся продуктами разных генов. Каждый демонстрирует одинаковую обратимость красного / дальнего красного между неактивной формой Pr и активной формой Pfr, но у них есть как разные, так и перекрывающиеся роли, при этом каждая регулирует несколько иной набор ответов (7). Arabidopsis обладает пятью фитохромами, которые называются от phyA до phyE. Было показано, что фитохромы A, B, D и E играют роль в избегании тени, phyA — как средство измерения общей интенсивности света, а phyB, phyD и phyE — как классические обратимые фоторецепторы красного / дальнего красного (7).Ян и др. (1) использовали мутанты, лишенные всех этих фитохромов. Изображение мутанта phyABDE в их статье прекрасно показывает классический фенотип конститутивного избегания тени, при котором ресурсы направляются на рост удлинения, а не на производство материала листа.

Ян и др. (1) подтверждают, что эти мутанты phyABDE имеют значительно уменьшенную биомассу, но их главный вывод состоит в том, что эта уменьшенная биомасса является не только результатом более низкой скорости их фотосинтеза.Можно было бы ожидать более низкой скорости фотосинтеза, учитывая уменьшенное количество материала листьев, а мутанты по фитохрому действительно показали более низкие уровни хлорофилла и сниженную ассимиляцию CO 2 посредством фотосинтеза. Однако на самом деле у мутантов наблюдалось повышенное дневное накопление продуктов фотосинтеза: органических сахаров и крахмала. Этот результат демонстрирует ключевое изменение инвестиционной стратегии в отношении мутантов фитохрома, когда ресурсы, по-видимому, хранятся в резерве в течение дня, а не вкладываются в рост.Это открытие было верным как для тканей побегов, так и для корней, а это означает, что это не просто проблема измененного транспорта от побегов к корням. В соответствии с этим выводом, скорость роста мутантов phyABDE ниже, чем у растений дикого типа, особенно в течение дня.

Клеточные стенки и белки составляют значительную часть биомассы растений, и инвестиции в эти строительные блоки являются основной частью роста. Ян и др. (1) обнаружили, что экспрессия нескольких генов, участвующих в синтезе и реорганизации клеточной стенки, снижена у мутантов по фитохрому.Экспрессия этих генов обычно достигает пика на рассвете, и, хотя это все еще верно для мутантов phyABDE , пиковый уровень был снижен у мутантов для каждого из исследованных генов. Точно так же общий уровень белка был намного ниже у мутантов по фитохрому. В совокупности эти результаты предполагают, что фитохром влияет на скорость выделения углерода в эти ключевые строительные блоки роста. Авторы указывают, что один из ключевых факторов транскрипции, который взаимодействует с фитохромом Pfr в ядре, фактор 4, взаимодействующий с фитохромом, напрямую связывается с промотором одного из генов, участвующих в реорганизации клеточной стенки, обеспечивая возможный механизм какая часть этой разницы может регулироваться.

Анализ газовой хроматографии-масс-спектрометрии позволил узнать больше о судьбе углерода, полученного в процессе фотосинтеза. Промежуточные продукты цикла трикарбоновых кислот, аминокислоты и производные сахаров накапливаются до более высоких уровней в мутантах по фитохрому. Накопление таких промежуточных продуктов метаболического пути согласуется с уменьшением вложений в целлюлозу и белки. Однако удивительно, что рафиноза и пролин оказались двумя из наиболее резко активируемых метаболитов у мутантов по фитохрому.В соответствии с этим накоплением экспрессия гена RAFFINOSE SYNTHASE 6 была повышена у мутантов phyABDE , тогда как экспрессия гена, кодирующего катаболический фермент пролина, PROLINE DEHYDROGENASE , была подавлена.

Накопление рафинозы и пролина связано со стрессовой реакцией растений (8). Точно так же стресс обычно вызывает замедление процессов роста и развития растений (9). Считается, что такое замедление роста позволяет растению экономить и перенаправлять ресурсы, позволяя адаптироваться к стрессу.Таким образом, фенотип мутантов по фитохрому предполагает, что потеря передачи сигналов фитохромом вызвала переключение на метаболическом уровне с сильных инвестиций в рост к более осторожной готовности к трудным временам. У растений имеется обширная сеть стрессовых реакций, но многие из этих реакций являются общими для нескольких стрессоров, и, по сути, существует основная общая стрессовая реакция, а также набор более специфических реакций на каждый конкретный стресс (10). Действительно, многие стрессы действительно представляют собой общую проблему как часть своего воздействия, требуя аналогичной адаптации.Примечательно, что соль, засуха и стресс от замерзания — все это приводит к затруднениям с получением воды растением и, в конечном итоге, к осмотическому стрессу внутри растения. И пролин, и рафиноза быстро накапливаются в растениях в ответ на ряд стрессов и, по-видимому, являются частью этого основного стрессового ответа (11, 12). Считается, что пролин и рафиноза повышают устойчивость растений к стрессу, по крайней мере частично, действуя как осмопротекторы: небольшие, относительно инертные молекулы, которые уравновешивают осмотическую разницу между внутренней и внешней частью клетки, так что вода не теряется из-за осмоса.Однако было показано, что и пролин, и рафиноза обладают более общим антиоксидантным действием и действуют как источник накопления углерода, обеспечивая ресурсы для возобновления роста после снятия стресса (11, 12).

Учитывая этот метаболический профиль, Yang et al. (1) исследовали устойчивость мутантов по фитохрому к стрессу. Чтобы взглянуть на стресс более глобально, одним из методов лечения было применение гормона стресса абсцизовой кислоты (АБК). АБК индуцируется многими стрессами у растений как часть общего основного пути стресс-реакции и запускает широкий спектр адаптаций, включая выраженное снижение скорости роста (9).Ян и др. (1) подтвердили, что применение гормона стресса, АБК или рост при высоких концентрациях соли, оба вызывают снижение сырой массы у растений дикого типа, но они обнаружили, что эти стрессы мало влияют на мутанты phyABDE , указывая на то, что эти мутанты уже адаптированы к этим стрессам. Точно так же было показано, что мутанты фитохромов обладают постоянно высокими уровнями экспрессии ряда генов, связанных с широким спектром различных абиотических стрессов. Этот вывод также согласуется с предыдущим наблюдением, что было показано, что мутанты фитохромов обладают повышенной устойчивостью к замораживанию за счет конститутивной индукции генов, участвующих в пути холодовой реакции (13), что дополнительно подтверждает широкомасштабные эффекты этого фитохромного ответа.

Уроки работы Янга и др. (1) заключается в том, что передача сигналов фитохромом может действовать как важный барометр приближающегося экологического стресса и что он регулирует устоявшееся переключение растений между физиологией стресса и ростом. Перспектива конкуренции с соседней растительностью влечет за собой не только борьбу за свет, но и борьбу за все ресурсы — не в последнюю очередь за воду — и поэтому запуск общей стрессовой адаптации хорошо послужит растению в такой среде.Ярко-красный свет, отраженный от соседней растительности, удаляет активный фитохром Pfr и вызывает значительное замедление роста. В этих условиях надвигающегося стресса, вместо инвестиций в биомассу, большие ресурсы выделяются на пути повышения устойчивости к различным абиотическим стрессам (рис. 1 C ). В частности, сокращение биомассы листьев может привести к снижению потенциала для получения ресурсов в будущем, но это может показаться очень справедливой ценой за выживание.И наоборот, сигналы от активного фитохрома Pfr, которые сохраняются в насыщенном красным светом прямого солнечного света, способствуют энергичному росту и значительным инвестициям в новый листовой материал и являются индикатором хороших времен.

Сноски

  • Автор: P.F.D. написал газету.

  • Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

  • См. Сопутствующую статью на странице 7667.

Реакция растений на красный и дальний красный свет, применение в садоводстве

https: // doi.org / 10.1016 / j.envexpbot.2015.05.010Получить права и контент

Основные моменты

Красный и дальний красный контролируют развитие, питание, устойчивость к засухе и вредителям.

Механические основы постепенно раскрываются.

Реакция растений зависит от видов и условий выращивания.

Использование света высокого качества может повысить экономическую ценность продукции садоводства.

Реферат

Свет стимулирует рост и развитие растений, поэтому его контроль все чаще используется как экологически чистый инструмент для выращивания садовых культур. Однако это подразумевает всесторонний взгляд на основные физиологические процессы под контролем света и восполнение пробелов в знаниях. В этом обзоре представлено состояние дел в (i) восприятии красной (R) и дальней красной (FR) длин волн и соотношения R: FR растениями, (ii) фенотипических ответах растений и (iii) молекулярных механизмах. связанные с этими ответами.Фитохромы воспринимают изменения красного или дальнего красного излучения и соотношения R: FR. Регуляция, опосредованная фитохромом, сложна и специфична для каждого физиологического процесса. В нашем обзоре представлено влияние красного и дальнего красного света на прорастание, воздушное архитектурное развитие, цветение, фотосинтез и питание растений. В нем также рассматривается, как красные и дальние красные излучения взаимодействуют с устойчивостью к засухе, патогенам и травоядным животным. Представлены текущие знания о механизмах, посредством которых красный, дальний красный и R: FR регулируют эти различные процессы.Специфические акторы передачи светового сигнала лучше известны по прорастанию или цветению, чем по другим процессам, таким как удлинение междоузлий или разрастание почек. Фенотипический ответ на красный, дальний красный и R: FR может варьироваться в зависимости от вида, но также и в зависимости от условий выращивания. Механизмы, лежащие в основе этих различий в ответах растений, еще предстоит раскрыть. Современные знания о реакции растений на свет применяются в садоводстве для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур. С этой целью теперь можно управлять качеством света благодаря последним технологическим достижениям, таким как разработка светоселективных пленок и светодиодов.

Ключевые слова

Фитохром

phyB

Соотношение R: FR

Световая сигнализация

Фотоморфогенез

Светоизлучающий диод

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Посмотреть полный текст

B.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Важно! Два основных эффекта светодиода дальнего красного цвета с длиной волны 730 нм на рост растений | by LED sinjia

Влияние света на растения в основном проявляется в двух аспектах: во-первых, обеспечение лучистой энергии для фотосинтеза.Во-вторых, как сигнал к регулированию многих физиологических процессов на протяжении жизненного цикла растений.

Воздействие света на рост растений — фотосинтез и светочувствительные пигменты

Обычно рост и развитие растений зависит от солнечного света, но фабричное производство овощей, цветов и других товарных культур, культивирование тканей и размножение рассады in vitro, и т. д. также нуждаются в искусственном освещении в качестве дополнения к свету, чтобы способствовать фотосинтезу.

Фотосинтез — это процесс, при котором зеленые растения используют световую энергию через хлоропласты для превращения углекислого газа и воды в организм, накапливающего энергию, и выделения кислорода.Ключевым игроком в этом процессе являются хлоропласты в клетках растений. Под действием солнечного света хлоропласты превращают углекислый газ, поступающий в лист через устьица, и воду, поглощаемую корнями, в глюкозу, одновременно выделяя кислород.

Световая система, в которой происходят световые реакции, состоит из различных пигментов, таких как хлорофилл а, хлорофилл b, каротиноиды и т.д. для стимулирования фотосинтеза.В настоящее время на рынке в основном используются светодиоды глубокого синего цвета с длиной волны 450 нм и ультракрасные светодиоды с длиной волны 660 нм, а также добавлены некоторые комбинации белых светодиодов для обеспечения эффективного дополнительного освещения светодиодных установок.

Чтобы иметь возможность воспринимать интенсивность света, качество света, направление света и фотопериод окружающей среды и реагировать на ее изменения, растения разработали светочувствительную систему.

Фоторецепторы являются для растений ключом к ощущению изменений во внешней среде. Наиболее важными фоторецепторами растений являются фитохром, который поглощает красный / дальний красный свет.

Фоточувствительные пигменты — это группа пигментных белков, которые инвертируют поглощение красного и дальнего красного света, участвуют в фотоморфогенезе и регулируют развитие растений. Они чрезвычайно чувствительны к красному свету (R) и дальнему красному свету (FR) и играют важную роль во всем процессе роста и развития от прорастания до созревания.

Фоточувствительные пигменты в растениях существуют в двух стабильных состояниях: тип поглощения красного света (Pr, lmax = 660 нм) и тип поглощения дальнего красного света (Pfr, lmax = 730 нм).Два типа поглощения света можно инвертировать путем воздействия красного и дальнего красного света.

Исследования, связанные со светочувствительными пигментами, показали, что эффекты светочувствительных пигментов (Pr, Pfr) на морфологию растений включают прорастание семян, десульфуризацию, удлинение стебля, расширение листьев, избегание тени и индукцию цветения.

Таким образом, полная схема светодиодного освещения завода требует не только синего света 450 нм и красного света 666 нм, но также дальнего красного света 730 нм. Глубокий синий свет (450 нм) и ультра красный свет (660 нм) обеспечивают спектр, необходимый для фотосинтеза, в то время как дальний красный свет (730 нм) контролирует весь процесс от прорастания до вегетативного роста и цветения.

Есть два эффекта светодиода дальнего красного света 730 нм на растения.

1. Избегание тени дальнего красного света на длине волны 730 нм

Одним из наиболее важных эффектов дальнего красного света 730 нм на растения является избегание тени.

Если растение подвергается воздействию только 660 нм темно-красного света, оно будет ощущаться, как будто оно находится под прямыми солнечными лучами, и будет нормально расти. Если растение в основном освещено дальним красным светом с длиной волны 730 нм, растение будет чувствовать, как будто оно заблокировано прямым солнечным светом другого более высокого растения, поэтому растение будет усерднее работать, чтобы преодолеть блокировку, что должно помочь растение вырастет выше, но это не обязательно означает, что будет больше биомассы (биомассы).

2. Эффект индукции цветения дальним красным светом с длиной волны 730 нм

Другая важная роль дальнего красного света с длиной волны 730 нм в области садового освещения заключается в том, что цикл цветения можно контролировать с помощью освещения 660 нм и 730 нм, не полагаясь исключительно на влияние света сезон, который имеет большое значение для декоративных цветов.

Преобразование Pfr в Pfr в основном индуцируется темно-красным светом с длиной волны 660 нм (представляющим солнечный свет в течение дня), в то время как преобразование Pfr в Pr обычно происходит естественным образом ночью, а также может стимулироваться дальним красным светом с длиной волны 730 нм. .

Обычно считается, что контроль цветения растений светочувствительными пигментами в основном зависит от соотношения Pfr / Pr. Следовательно, мы можем контролировать значение Pfr / Pr с помощью излучения дальнего красного света 730 нм, чтобы более точно контролировать цикл цветения.

3. Индивидуальная формула освещения для светодиодных растений

Светодиоды используются в садоводческом освещении и могут ускорить рост растений до 40 процентов или помочь контролировать цветение. Поскольку один светодиод является независимым, он может легко управлять освещением в теплице.

Сам светодиодный фотосинтетический фотонный поток (фотосинтетический фотонный поток, PPF) имеет очень высокую световую эффективность, темно-синий (450 нм) и дальний красный свет (730 нм), типичный светодиодный свет PPF — около 2,3 мкмоль / Дж, супер красный (660 нм). нм) типичные светодиодные лампы PPF с плотностью около 3,1 мкмоль / Дж, в сочетании с длиной волны этих нескольких светодиодов и спектры поглощения хлорофилла a / b, каротиноидов и фитохрома Pr / (Pfr) очень совпадают, могут обеспечить эффективное освещение и значительно снизить потребление энергии. потребление.

Светодиоды не излучают тепло в направлении освещения и не повреждают растения, подходят для верхнего освещения, внутреннего освещения, многослойного выращивания и т. Д.Отношение R / FR — это отношение красного света (660 нм) к дальнему красному свету (730 нм). Отношение R / B — это отношение красного света (660 нм) к синему (450 нм). Регулируя соотношение R / FR и R / B, можно достичь оптимальной индивидуальной формулы света для различных растений.

Чтобы улучшить освещение для растений, Xinjia может предоставить уникальные услуги по настройке в соответствии с типом растений и выбором клиентов.

Как растения используют свет — Компания Green Sunshine

Мы знаем, что большинству растений для роста нужен свет.Вопрос в том, как они используют свет и, что более важно, как тип света, который мы используем, влияет на общее состояние и урожайность наших растений?

Простой поиск в Google обнаружит массу противоречивой информации о взаимосвязи между светом и ростом растений. Чтобы прояснить всю эту информацию, мы обратились к экспертам и разбили, как растения используют свет, на три простых шага.

Хотя некоторые из них могут показаться довольно техническими, на самом деле это довольно просто, если вы поймете, как растения используют различные типы света для своего процветания.Используя современные передовые технологии, мы можем оптимизировать этот свет, чтобы создать идеальную среду для выращивания счастливых, здоровых растений и повысить урожайность во время сбора урожая.

ПОЧЕМУ НЕ РАБОТАЮТ КРАСНЫЙ И СИНИЙ ФОНАРИ

Распространено заблуждение, что растения улавливают или поглощают только красный и синий свет, в то время как остальные цвета, такие как зеленый и желтый, не используются большинством растений.

Чтобы понять, откуда взялось это заблуждение, вам нужно заглянуть в прошлое, на эксперимент, проведенный в 1970-х годах.Ученые использовали химические вещества для извлечения хлорофилла из растения, поместили его в пробирку и измерили цвета, которые оно впитало. График, показывающий длины волн света, который поглощает хлорофилл, показывает пики в красной и синей длинах волн, так что вы можете увидеть, откуда пришла эта идея.

Это привело к появлению новых конструкций светильников для выращивания растений, которые производили только красный и синий свет. Тем не менее, производители, использующие эти светильники, были разочарованы минимальной урожайностью их растений. Короче говоря, их растения не очень хорошо развивались, несмотря на проведенные исследования.

Так что же не так с научным экспериментом?

ПОЛНЫЙ СПЕКТР — ПРИРОДА M.O.

По правде говоря, растениям нужен полный спектр света, чтобы они работали наилучшим образом. Помните, что наши ученые 1970-х годов тестировали только экстракт хлорофилла — по сути, мякоть растения. Когда вы берете лист как единое целое (то есть в его естественном состоянии), лист поглощает намного больше зеленого и желтого света. Лист растения имеет особую структуру, состоящую из разных элементов.Эти элементы работают вместе, чтобы поглощать весь спектр света. Когда структура не повреждена, лист поглощает намного больше зеленого и желтого света.

На самом деле эксперименты с хлорофиллом не дают нам точного определения потребностей растения. Чтобы получить точные результаты, нужно взять растение и проанализировать его в естественном виде.

Ниже мы объясним, как структура растения играет ключевую роль в поглощении света.

МОЩНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ

Представьте себе рентгеновский снимок листа сбоку.Вы увидите, что красный и синий свет едва проникает через верхний слой листа. С другой стороны, зеленый и желтый свет просачиваются сквозь весь лист.

Поскольку хлорофилл так хорошо поглощает красный и синий свет, он блокирует проникновение этого света глубже в лист и остальную часть растения под ним. Зеленый и желтый свет имеют более высокий коэффициент пропускания, что способствует росту под пологом растения. Это так же важно, как и рост над навесом.

Вывод: пропускание так же важно, как и поглощение.

Что происходит после того, как они улавливают этот свет? Это подводит нас к следующему этапу — фотосинтезу.

График, показанный ниже, известен как McCree’s P.A.R. График показывает скорость фотосинтеза по цвету, в отличие от скорости фотосинтеза по оптической плотности. Как видите, когда вы измеряете фотосинтез, как задумано природой, растения используют полный спектр света от 400 до 700 нанометров.

P.A.R. расшифровывается как «фотосинтетически активное излучение» и стало синонимом концепции, согласно которой растения используют красный и синий свет для роста.

После разочаровывающих результатов использования красных и синих светодиодов, производители обратились к белым светодиодам в надежде добиться лучших результатов.

Теперь вспомните, что белые светодиоды не предназначены для растений; скорее, они были созданы для того, чтобы люди могли лучше видеть (например, кабинеты стоматолога, хирургические столы и т. д.). Человеческий глаз лучше всего улавливает свет в зеленом и желтом спектре, поэтому белые светодиоды фокусируются на этих цветах спектра.

Кроме того, диапазон света, воспринимаемого человеческим глазом, довольно ограничен — от 400 до 700 нанометров. Однако, хотя люди не могут видеть за пределами этого диапазона, цвета за пределами этого диапазона важны для процесса фотосинтеза, который происходит у растений.

Когда доктор МакКри ставил свой эксперимент, он исключил как можно больше переменных, как и должен делать любой хороший ученый.Он настроил его для индивидуальной проверки каждого цвета.

Как он этого добился?

Просто поместив по одному листу в каждую испытательную камеру и подвергая его воздействию одного цвета с низкой интенсивностью, а затем измеряя скорость фотосинтеза, производного от этого одного цвета. В то же время он фиксировал индивидуальные результаты.

Конечно, в реальном мире растения подвергаются воздействию сразу всех цветов спектра. Однако этот эксперимент позволил нам понять, почему все цвета спектра одинаково важны в процессе фотосинтеза.

Итак, что насчет инфракрасного света?

Другой ученый по имени доктор Эмерсон проверил, что происходит, когда вы подвергаете растение воздействию двух длин волн одновременно — одной в красном диапазоне, а другой — в инфракрасном. Он обнаружил, что эти две длины волны работают вместе, чтобы усилить фотосинтез.

Это дополнительное ускорение фотосинтеза называется эффектом Эмерсона, который работает, когда любой цвет света в P.A.R. Дальность действия (график выше) сочетается с инфракрасным светом.

Эффект Эмерсона — это результат совместной работы двух фотосистем для максимального увеличения фотосинтеза.

Итак, как эти две разные фотосистемы работают вместе?

Во-первых, Фотосистема II поглощает свет ниже 600 нанометров, то есть красный свет. Он использует этот свет, чтобы отделить электрон от воды и отправить его в Фотосистему I. Затем фотосистема I берет этот электрон и использует свет выше 700 нанометров (инфракрасный свет) для увеличения скорости фотосинтеза.

ФОТОСИНТЕЗ КАК МЫШЕЧНЫЙ АВТОМОБИЛЬ

Вот удобная аналогия, которую мы в TGSC любим использовать, чтобы размышлять об этом процессе. Думайте о них как о мощных маслкарах с V8. Фотосистема II похожа на двигатель: если его не включить, машина не поедет. Фотосистема I похожа на нагнетатель — она ​​включается сама по себе, не делает ничего особенного, но с включенным двигателем она служит цели увеличения мощности двигателя.

Теперь, когда мы рассмотрели фотосинтез, пора перейти к нашему заключительному шагу — как растения реагируют на свет в окружающей среде.

Мы часто забываем о том, что в природе растения растут в самых разных условиях и при любом освещении. Они меняют способ своего роста, чтобы обеспечить себе оптимальный рост и максимально использовать доступный им свет.

Отличный пример того, как растения реагируют на свет, — это измерение количества синего в спектре. Голубой свет — это то, что растения используют, чтобы определить, находятся ли они в тени. Возвращаясь к нашему коэффициенту пропускания, помните, что синий свет не проникает сквозь навес.

Итак, если растение не получает достаточно синего света, оно вырастет вверх и станет эластичным в поисках света. С другой стороны, если растение получает слишком много синего света, оно будет отставать в росте, чтобы избежать как можно большего количества синего света.

Как оказалось, в спектре есть оптимальное количество синего света, чтобы растения могли расти наилучшим образом, так что растение не напрягается, чтобы найти больше света, и не прячется от слишком большого количества света.

В обычных красных и синих светодиодах ограниченное количество зеленого и желтого света, поэтому рост под навесом замедляется.

Кроме того, насыщенность красного и синего цветов на верхушках листьев может быстро привести к «легкому ожогу» или обесцвечиванию, при этом рост под ними практически отсутствует. Кроме того, в некоторых красных и синих лампах для выращивания количество синего настолько велико, что это может привести к замедлению роста, поскольку растение использует всю свою энергию, чтобы избежать высоких уровней синего света, вместо того, чтобы производить бутоны и цветы.

Типичный спектр белого светодиода, который покрывает весь спектр, уменьшает большинство проблем, с которыми сталкиваются красные и синие огни.Однако большинству белых светодиодных ламп не хватает инфракрасного света, который имеет решающее значение для оптимального роста растений.

ЗНАЧЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ ИНФРАКРАСКИ

Инфракрасный свет важен не только для Фотосистем I и II, он также вызывает множество других реакций в растении. Во время вегетативного роста растения реагируют на инфракрасный свет ростом. Это включает в себя более крупные листья, чтобы улавливать больше света, и более сильное ветвление, особенно под кроной.

Инфракрасный свет также увеличивает количество бутонов и цветочных участков на растении и способствует началу цветения.

Наконец, исследования показывают, что инфракрасный свет увеличивает содержание определенных антиоксидантов в растении, что улучшает аромат и вкус.

Теперь, когда мы знаем, какие светодиоды способствуют оптимальному росту, давайте взглянем на различные типы доступных источников света.

Широкополосный свет невооруженным глазом выглядит как белый свет, хотя на самом деле он создает цвета в красном и инфракрасном диапазоне, которые люди не могут уловить.

Этот широкополосный спектр разработан для оптимального роста растений.Он имеет много зеленого, желтого и инфракрасного света для оптимального проникновения через купол. Количество синего света сбалансировано, чтобы растения не растягивались или не горели. Наконец, он изобилует красным и инфракрасным светом, чтобы стимулировать рост семян на протяжении всего периода цветения.

Этот широкополосный свет — это спектр, который мы используем во всех наших светильниках для выращивания растений в компании The Green Sunshine Company. Мы потратили годы на научные исследования и эксперименты с различными типами света и типами растений.Результат? Мы разработали красивый светильник для выращивания, который действительно оптимизирует рост растений и изменит ваш опыт выращивания.

Мы увлечены наукой и даем производителям то, что им нужно. Наши широкополосные светодиодные светильники Electric Sky, основанные на науке и разработанные с энтузиазмом и инновациями, обеспечат все необходимое для процветания вашего растения.

Комментарий ниже, если у вас есть какие-либо вопросы об освещении, растениях и выращивании ниже!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *