Жарық өсімдіктерге фотосинтез үшін қажетті энергияны береді, бұл оларға органикалық заттардың түзілуіне мүмкіндік береді жәнеөсу және даму кезінде энергияны түрлендіруЖарық өсімдіктерді қажетті энергиямен қамтамасыз етеді және жасушалардың бөлінуі мен дифференциациясының, хлорофилл синтезінің, тіндердің өсуі мен устьица қозғалысының негізі болып табылады. Жарық қарқындылығы, фотопериод және жарық сапасы бұл процестерде маңызды рөл атқарады. Өсімдіктердегі қант алмасуы көптеген реттеуші механизмдерді қамтиды. Реттеуші факторлардың бірі ретінде жарық жасуша қабырғасының құрамына, крахмал түйіршіктеріне, сахароза синтезіне және тамыр шоғырларының түзілуіне әсер етеді. Сол сияқты, жарықпен реттелетін қант алмасуы контексінде қант түрлері мен гендеріне де әсер етеді. Біз бар дерекқорларды зерттеп, бірнеше тиісті шолуларды таптық. Сондықтан, бұл мақалада жарықтың өсімдіктердің өсуі мен дамуына, сондай-ақ қант алмасуына әсері қорытындыланады және жарықтың өсімдіктерге әсер ету механизмдері егжей-тегжейлі талқыланады, әртүрлі жарық жағдайларында өсімдіктердің өсуінің реттеуші механизмдері туралы жаңа түсініктер береді.
Жарық өсімдіктердің фотосинтезі үшін энергия береді және өсімдік физиологиясының көптеген аспектілерін реттейтін қоршаған орта сигналы ретінде әрекет етеді. Өсімдіктер сыртқы жарық жағдайындағы өзгерістерді фитохромдар мен фототропиндер сияқты әртүрлі фоторецепторлар арқылы сезе алады және олардың өсуі мен дамуын реттеу үшін тиісті сигнал беру жолдарын орната алады. Жарық аз болған жағдайда өсімдіктің жалпы құрғақ зат мөлшері, фотосинтез жылдамдығы, транспирация жылдамдығы, устьица өткізгіштігі және сабақ диаметрі төмендейді. Сонымен қатар, жарық қарқындылығы өсімдіктің өнуі, жапырақтың көбеюі және кеңеюі, устьицаның дамуы, фотосинтез және жасушалардың бөлінуі сияқты процестерді реттейтін маңызды айнымалы болып табылады. Фоторецепторлар арқылы берілетін жарық сапасы өсімдіктердің бүкіл тіршілік циклін реттейді, әртүрлі жарық сапасы өсімдік морфологиясына, фотосинтезіне, өсуіне және мүшелерінің дамуына әртүрлі әсер етеді. Өсімдіктер тұқымның өнуі, гүлденуі және жемістің пісуі сияқты процестерді ынталандыратын фотопериодқа жауап ретінде өсуі мен дамуын реттей алады. Ол сондай-ақ өсімдіктердің қолайсыз факторларға реакцияларына қатысады, әртүрлі маусымдық өзгерістерге бейімделеді (Bao және т.б., 2024; Chen және т.б., 2024; Shibaeva және т.б., 2024).
Қант, өсімдіктердің өсуі мен дамуының негізгі заты, бірнеше факторлардың әсерінен және реттелетін күрделі тасымалдау және жинақтау процесінен өтеді. Өсімдіктердегі қант алмасуы өсімдіктердегі қанттардың синтезін, катаболизмін, пайдаланылуын және трансформациясын, соның ішінде сахарозаның тасымалдануын, сигналдың трансдукциясын және крахмал мен целлюлозаның синтезін қамтиды (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Қант алмасуы қанттарды тиімді пайдаланады және реттейді, өсімдіктердің қоршаған орта өзгерістеріне бейімделуіне қатысады және өсімдіктердің өсуі мен дамуы үшін энергия береді. Жарық өсімдіктердегі қант алмасуына фотосинтез, қант сигнализациясы және фотопериодты реттеу арқылы әсер етеді, ал жарық жағдайларының өзгеруі өсімдік метаболиттерінің өзгеруіне әкеледі (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Бұл шолу жарықтың өсімдіктердің фотосинтетикалық өнімділігіне, өсуі мен дамуына және қант алмасуына әсеріне бағытталған. Мақалада сонымен қатар өсімдіктердің өсуін реттеу және өнімділік пен сапасын жақсарту үшін жарықты пайдаланудың теориялық негізін қамтамасыз ету мақсатында жарықтың өсімдіктердің физиологиялық сипаттамаларына әсерін зерттеудегі жетістіктер талқыланады. Жарық пен өсімдіктің өсуі арасындағы байланыс әлі күнге дейін түсініксіз және зерттеудің әлеуетті бағыттарын ұсынады.
Жарықтың көптеген қасиеттері бар, бірақ оның қарқындылығы мен сапасы өсімдіктерге ең үлкен әсер етеді. Жарық қарқындылығы әдетте жарық көзінің жарықтығын немесе сәуленің күшін өлшеу үшін қолданылады. Толқын ұзындығына байланысты жарықты ультракүлгін, көрінетін және инфрақызыл деп бөлуге болады. Көрінетін жарықты қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго және күлгін деп бөлуге болады. Өсімдіктер негізінен фотосинтездің негізгі энергиясы ретінде қызыл және көк жарықты сіңіреді (Liang et al., 2021).
Дегенмен, далада әртүрлі жарық сапасын қолдану, фотопериодты бақылау және жарық қарқындылығының өзгеруінің өсімдіктерге әсері шешілуі қажет күрделі мәселелер болып табылады. Сондықтан, біз жарық жағдайларын ұтымды пайдалану өсімдіктерді модельдеу экологиясының дамуына және материалдар мен энергияны каскадты пайдалануды тиімді түрде ынталандыра алады деп санаймыз, осылайша өсімдіктердің өсу тиімділігі мен қоршаған ортаға пайдасын жақсартады. Экологиялық оңтайландыру теориясын қолдана отырып, фотосинтезді модельдеудің белгісіздігін азайту және модельдің дәлдігін арттыру үшін өсімдіктер фотосинтезінің орта және ұзақ мерзімді жарыққа бейімделуі Жер жүйесінің моделіне енгізілген (Луо және Кинан, 2020). Өсімдіктер орта және ұзақ мерзімді жарыққа бейімделуге бейім, ал олардың фотосинтетикалық сыйымдылығы мен жарық энергиясын пайдалану тиімділігін орта және ұзақ мерзімді перспективада жақсартуға болады, осылайша далалық өсірудің экологиялық модельдеуіне тиімдірек қол жеткізуге болады. Сонымен қатар, далалық отырғызуды қолданған кезде, өсімдіктердің сау өсуіне ықпал ету үшін жарық қарқындылығы өсімдік түрлері мен өсу сипаттамаларына сәйкес реттеледі. Сонымен қатар, жарық сапасының арақатынасын реттеу және табиғи жарық циклін модельдеу арқылы өсімдіктердің гүлденуі мен жеміс беруін жеделдетуге немесе баяулатуға болады, осылайша далалық модельдеуді дәлірек экологиялық реттеуге қол жеткізуге болады.
Өсімдіктердегі жарықпен реттелетін қант алмасуы өсімдіктердің өсуі мен дамуын, бейімделуін және қоршаған ортаның стресстік факторларына төзімділігін жақсартуға ықпал етеді. Қанттар сигнал беру молекулалары ретінде басқа сигнал беру молекулаларымен (мысалы, фитогормондармен) әрекеттесу арқылы өсімдіктердің өсуі мен дамуын реттейді, осылайша өсімдіктердің физиологиялық процестеріне әсер етеді (Mukarram et al., 2023). Біз жарық ортасын өсімдіктердің өсуімен және қант алмасуымен байланыстыратын реттеуші механизмдерді зерттеу селекция және өндіріс тәжірибелерін басқарудың тиімді экономикалық стратегиясы болады деп санаймыз. Технологияның дамуымен жасанды жарықтандыру технологиялары және жарықдиодты шамдарды пайдалану сияқты жарық көздерін таңдау бойынша болашақ зерттеулер жарықтандыру тиімділігі мен өсімдіктердің өнімділігін арттыру үшін жүргізілуі мүмкін, бұл өсімдіктердің өсуі мен дамуын зерттеу үшін көбірек реттеуші құралдарды қамтамасыз етеді (Ngcobo and Bertling, 2024). Дегенмен, қызыл және көк жарық толқын ұзындықтары жарық сапасының өсімдіктерге әсері туралы қазіргі зерттеулерде ең кеңінен қолданылады. Осылайша, қызғылт сары, сары және жасыл сияқты әртүрлі жарық сапаларының өсімдіктердің өсуі мен дамуына әсерін зерттеу арқылы біз бірнеше жарық көздерінің өсімдіктерге әсер ету механизмдерін дамыта аламыз, осылайша жарықтың әртүрлі сапаларын практикалық қолдануда тиімдірек пайдалана аламыз. Бұл одан әрі зерттеуді және жетілдіруді қажет етеді. Өсімдіктердің өсуі мен дамуының көптеген процестері фитохромдар мен фитогормондармен реттеледі. Сондықтан, спектрлік энергия мен эндогендік заттардың өзара әрекеттесуінің өсімдіктердің өсуіне әсері болашақ зерттеулердің негізгі бағыты болады. Сонымен қатар, әртүрлі жарық жағдайларының өсімдіктердің өсуі мен дамуына, қант алмасуына, сондай-ақ өсімдіктерге көптеген қоршаған орта факторларының синергетикалық әсеріне әсер ететін молекулалық механизмдерді терең зерттеу әртүрлі өсімдіктердің әлеуетін одан әрі дамытуға және пайдалануға ықпал етеді, бұл оларды ауыл шаруашылығы және биомедицина сияқты салаларда қолдануға мүмкіндік береді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 11 қыркүйек