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        光照對于植物生長的影響——光合作用和光敏色素

        文章作者:zhuobo 發布時間:2020-10-08 08:18:18 瀏覽次數:0

          通常植物的生長發育會依賴太陽光,但蔬菜、花卉等其他經濟作物的工廠化生產、組織培養及試管苗的繁殖等還需人造光源進行補充光照,以促進光合作用的進行。

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          光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧的過程。這個過程的關鍵參與者是植物細胞內部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下,把經由氣孔進入葉子內部的二氧化碳和由根部吸收的水轉變成為葡萄糖,同時釋放氧氣。

          發生光反應的光系統由多種色素組成,如葉綠素a(Chlorophyll a)、葉綠素b(Chlorophyll b)、類胡蘿卜素(Catotenoids)等。葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的主要吸收光譜集中在450nm和660nm,因而為了促進光合作用,主要采用450nm的深藍光LED和660 nm的超紅光LED,再加部分白光LED的組合來實現高效的LED植物補光照明。

          為了能夠感知周圍環境的光強、光質、光向和光周期并對其變化做出響應,植物進化出了光感受系統(光受體)。

          光受體是植物感受外界環境變化的關鍵,在植物光反應中,最主要的光受體就是吸收紅光/遠紅光的光敏色素(phytochrome)。

          光敏色素是一類對紅光和遠紅光吸收有逆轉效應、參與光形態建成、調節植物發育的色素蛋白,它對紅光(red light,R)和遠紅光(far red light,FR)極其敏感,在植物從萌發到成熟的整個生長發育過程中都起到重要的調節作用。

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          植物體內的光敏色素以兩種較穩定的狀態存在:紅光吸收型(Pr,lmax=660nm)和遠紅光吸收型(Pfr,lmax=730nm)。兩種光吸收型在紅光和遠紅光照射下可以相互逆轉。光敏色素(Pr,Pfr)對植物形態的作用包括種子萌發、去黃化作用、莖的伸長、葉的擴展、避蔭作用以及開花誘導等。

          因而完整的LED植物照明方案,不僅需要450nm的藍光和660 nm的紅光,也需要730 nm的遠紅光。深藍光(450nm)和超紅光(660nm)可提供光合作用所需的光譜,遠紅光(730nm)可控制植物從發芽到營養生長再到開花的整個過程。

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