Не отказывайтесь от зеленого света!

При использовании новых технологий светодиодного освещения для выращивания растений и исследований основное внимание уделяется разработке спектров света, которые а) являются наиболее энергоэффективными и б)обеспечивают наиболее быстрое развитие растений. В этом отношении красная и синяя длины волн доминируют в индустрии освещения для роста растений. Однако, если не учитывать другие диапазоны волн, то это ограничивает возможности управления другими аспектами экспрессии генов и физиологии растений. Наиболее изученными из этих других волновых диапазонов являются дальний красный и ультрафиолетовый диапазоны волн. Эти длины волн оказывают наибольшее влияние на рост и развитие растений.

Польза зеленого света (500—600 нм) для растений поначалу полностью отвергалась, поскольку считалось, что он не приносит ничего для вегетативного и генеративного роста растений. 

Традиционно считается, что зеленый свет отражается от поверхности листьев, создавая их зеленый цвет. Исследования в области непрерывного (полного, широкого) спектра, содержащего также зеленую длину волны, началось с экспериментов по выращиванию растений на космической станции NASA, где красный и синий свет считался неблагоприятным, так как растения под ним выглядели почти черными и было трудно контролировать здоровье растений в таких условиях.

В исследовании, проведенном для космического полета, было обнаружено, что добавление 24% зеленого света (от 500 до 600 нм) к красному и синему светодиодам усилило рост салата, производя больше биомассы, чем просто красный и синий свет. Непрерывный спектр, содержащий UVA 0,1%, синий 12%, зеленый 19%, красный 61% и дальний красный 8% (спектр AP673L), показал в ходе внутренних испытаний компании Valoya, что он превосходит простой красный и синий свет и превосходит спектр натриевой лампы высокого давления (ДНаТ). Стоит также отметить, что этот спектр не является белым светом, но при его разработке количество и соотношение (R:Fr, B:G) были разработаны для стимулирования сильного вегетативного роста растений. Во внутреннем испытании салата-латука Valoya под спектром AP673L было накоплено на 58% больше биомассы, чем под красным и синим спектром.

Воздействие зеленого света на растения

Несмотря на то, что фоторецептор, специфичный для зеленого света, еще не найден, известно, что зеленый свет имеет эффекты, не зависящие от криптохрома, но в то же время зависящие от криптохрома, как и синий свет. Известно, что зеленый свет в условиях низкой интенсивности света может усиливать дальний красный свет, стимулирующий производство вторичных метаболитов в микрозелени, а также противодействовать производству этих соединений в условиях высокой интенсивности света. Во многих случаях физиологические изменения в растениях, вызванные зеленым светом, противоположны действию синего света. В исследовании Ким и др. накопление антоцианов, индуцированное синим светом, ингибировалось зеленым светом. В другом исследовании было обнаружено, что синий свет способствует открытию устьиц, в то время как зеленый свет способствует их закрытию. Синий свет угнетает раннее удлинение стебля на стадии проростков, тогда как зеленый свет способствует этому. Кроме того, синий свет приводит к индукции цветения, а зеленый свет подавляет его. Как видите, зеленый свет очень тесно взаимодействует с синим, поэтому важно не только количество этих двух длин волн по отдельности, но и соотношение (синий:зеленый) между ними в проектируемом спектре. Более того, было обнаружено, что зеленый свет влияет на удлинение черешков и переориентацию листьев вверх у модельного растения Arabidopsis thalianaboth, что является признаком симптомов избегания тени, а также на экспрессию генов у того же растения.

Зеленый фотон, проникающий вниз через листья

Как уже упоминалось, зеленый свет вызывает симптомы избегания тени, что вполне интуитивно понятно, если принять во внимание естественные условия, в которых растут растения. В природе не весь зеленый свет отражается от самых верхних листьев полога, но большая его часть (50—90%), по оценкам, проникает в верхние листья на уровне растений. Для растения, растущего в подлеске, зеленый свет является сигналом о том, что оно находится в тени более крупного растения. С другой стороны, растения, растущие под беспрепятственным солнечным светом, могут воспользоваться преимуществами зеленых фотонов, которые легче проникают в верхние листья, чем красные и синие фотоны. Из фотосинтетических пигментов в высших растениях хлорофилл имеет решающее значение для роста растений. Растворенный хлорофилл а максимально поглощаются в красной (λ600—700 нм) и синей (λ400—500 нм) областях спектра и не так легко в зеленой (λ500—600 нм). Считается, что до 80% всего зеленого света проходит через хлоропласт, и это позволяет зеленому фотону проходить глубже в мезофильный слой листа, чем красным и синим фотонам. Когда зеленый свет рассеивается в вертикальном профиле листа, его путь удлиняется, и поэтому фотоны имеют больше шансов попасть в хлоропласты и быть поглощенными ими при прохождении через лист к нижним листьям растения.

Фотоны улавливаются хлорофиллом, вызывая возбуждение электрона, который переходит в более высокое энергетическое состояние, в котором энергия немедленно передается соседней молекуле хлорофилла путем резонансного переноса или высвобождается в цепь переноса электронов (PSII и PSI). Несмотря на низкий коэффициент экстинкции хлорофилла в зеленой области 500—600 нм, необходимо отметить, что поглощение может быть значительным, если концентрация пигмента (хлорофилла) в листе достаточно высока.

Имеющиеся исследования ясно показывают, что растения используют зеленые длины волн для увеличения биомассы и урожая (фотосинтетическая активность), и что это важнейший сигнал для долгосрочного развития и краткосрочной динамической акклиматизации (соотношение синий:зеленый) к окружающей среде. От этого сигнала не следует отказываться, его следует изучать больше, поскольку он открывает больше возможностей для управления экспрессией генов и физиологией растений в растениеводстве.

Источник

Читай больше статей про освещение на канале Just Grow

Лучшая система освещения от компании Just|Grow — X1-PRO

Telegram-канал: JustGrowLED
Телеграм-бот с каталогом продукции: @Just_Grow_Bot
Instagram: @justgrow.led
Сайт: just-grow.ru