Святло забяспечвае расліны энергіяй, неабходнай для фотасінтэзу, што дазваляе ім выпрацоўваць арганічныя рэчывы іпераўтвараюць энергію падчас росту і развіццяСвятло забяспечвае расліны неабходнай энергіяй і з'яўляецца асновай для дзялення і дыферэнцыяцыі клетак, сінтэзу хларафіла, росту тканін і руху вусцейкаў. Інтэнсіўнасць святла, фотаперыяд і якасць святла адыгрываюць важную ролю ў гэтых працэсах. Метабалізм цукру ў раслін уключае мноства рэгуляторных механізмаў. Святло, як адзін з рэгуляторных фактараў, уплывае на склад клеткавай сценкі, гранулы крухмалу, сінтэз цукрозы і ўтварэнне сасудзістых пучкоў. Падобным чынам, у кантэксце рэгуляванага святлом метабалізму цукру, тыпы цукру і гены таксама закранаюцца. Мы вывучылі існуючыя базы дадзеных і знайшлі мала адпаведных аглядаў. Таму ў гэтым артыкуле падсумоўваецца ўплыў святла на рост і развіццё раслін, а таксама на метабалізм цукру, і больш падрабязна абмяркоўваюцца механізмы ўздзеяння святла на расліны, што дае новае разуменне рэгуляторных механізмаў росту раслін у розных умовах асвятлення.
Святло забяспечвае энергію для фотасінтэзу раслін і дзейнічае як сігнал навакольнага асяроддзя, які рэгулюе мноства аспектаў фізіялогіі раслін. Расліны могуць адчуваць змены ўмоў знешняга асвятлення праз розныя фотарэцэптары, такія як фітахромы і фотатрапіны, і ўстанаўліваць адпаведныя сігнальныя шляхі для рэгулявання свайго росту і развіцця. Ва ўмовах нізкай асветленасці агульная колькасць сухога рэчыва ў раслінах памяншаецца, як і хуткасць фотасінтэзу, хуткасць транспірацыі, вусцейная праводнасць і дыяметр сцябла. Акрамя таго, інтэнсіўнасць святла з'яўляецца найважнейшай зменнай, якая рэгулюе такія працэсы, як прарастанне раслін, разрастанне і пашырэнне лісця, развіццё вусцейкаў, фотасінтэз і дзяленне клетак. Якасць святла, якое перадаецца праз фотарэцэптары, рэгулюе ўвесь жыццёвы цыкл раслін, прычым розная якасць святла па-рознаму ўплывае на марфалогію раслін, фотасінтэз, рост і развіццё органаў. Расліны могуць рэгуляваць свой рост і развіццё ў адказ на фотаперыяд, што спрыяе такім працэсам, як прарастанне насення, красаванне і паспяванне пладоў. Яно таксама ўдзельнічае ў рэакцыі раслін на неспрыяльныя фактары, адаптуючыся да розных сезонных змен (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Цукар, асноўнае рэчыва для росту і развіцця раслін, праходзіць складаны працэс транспарту і назапашвання, на які ўплывае і рэгулюецца мноствам фактараў. Метабалізм цукру ў раслінах ахоплівае сінтэз, катабалізм, выкарыстанне і трансфармацыю цукроў у раслінах, у тым ліку транспарт цукрозы, перадачу сігналаў і сінтэз крухмалу і цэлюлозы (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Метабалізм цукру эфектыўна выкарыстоўвае і рэгулюе цукры, удзельнічае ў адаптацыі раслін да змен навакольнага асяроддзя і забяспечвае энергію для росту і развіцця раслін. Святло ўплывае на метабалізм цукру ў раслінах праз фотасінтэз, сігналізацыю цукру і рэгуляцыю фотаперыяду, прычым змены ўмоў асвятлення выклікаюць змены ў метабалітах раслін (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Гэты агляд засяроджваецца на ўплыве святла на фотасінтэз раслін, рост і развіццё, а таксама метабалізм цукру. У артыкуле таксама абмяркоўваецца прагрэс у даследаваннях уплыву святла на фізіялагічныя характарыстыкі раслін з мэтай забеспячэння тэарэтычнай асновы для выкарыстання святла для рэгулявання росту раслін і паляпшэння ўраджайнасці і якасці. Сувязь паміж святлом і ростам раслін застаецца незразумелай і прапануе патэнцыйныя напрамкі даследаванняў.
Святло мае мноства ўласцівасцей, але яго інтэнсіўнасць і якасць аказваюць найбольшы ўплыў на расліны. Інтэнсіўнасць святла звычайна выкарыстоўваецца для вымярэння яркасці крыніцы святла або сілы прамяня. У залежнасці ад даўжыні хвалі святло можна падзяліць на ультрафіялетавае, бачнае і інфрачырвонае. Бачнае святло далей падзяляецца на чырвонае, аранжавае, жоўтае, зялёнае, сіняе, індыгавае і фіялетавае. Расліны ў асноўным паглынаюць чырвонае і сіняе святло ў якасці асноўнай энергіі для фотасінтэзу (Liang et al., 2021).
Аднак прымяненне рознай якасці святла ў полі, кантроль фотаперыяду і ўплыў змены інтэнсіўнасці святла на расліны — гэта складаныя праблемы, якія патрабуюць вырашэння. Таму мы лічым, што рацыянальнае выкарыстанне ўмоў асвятлення можа эфектыўна спрыяць развіццю мадэлявання экалогіі раслін і каскаднаму выкарыстанню матэрыялаў і энергіі, тым самым паляпшаючы эфектыўнасць росту раслін і экалагічныя перавагі. Выкарыстоўваючы тэорыю экалагічнай аптымізацыі, адаптацыя фотасінтэзу раслін да сярэдне- і доўгатэрміновага святла ўключана ў мадэль зямной сістэмы, каб знізіць нявызначанасць мадэлявання фотасінтэзу і павысіць дакладнасць мадэлі (Luo and Keenan, 2020). Расліны, як правіла, адаптуюцца да сярэдне- і доўгатэрміновага святла, і іх фотасінтэтычная здольнасць і эфектыўнасць выкарыстання светлавой энергіі ў сярэдне- і доўгатэрміновай перспектыве могуць быць палепшаны, тым самым больш эфектыўна дасягаючы экалагічнага мадэлявання палявых работ. Акрамя таго, пры ўжыванні палявых работ інтэнсіўнасць святла рэгулюецца ў залежнасці ад віду раслін і характарыстык росту, каб спрыяць здароваму росту раслін. Адначасова, рэгулюючы суадносіны якасці святла і імітуючы натуральны светлавы цыкл, можна паскорыць або запаволіць красаванне і плоданашэнне раслін, тым самым дасягаючы больш дакладнага экалагічнага рэгулявання мадэлявання поля.
Рэгуляваны святлом метабалізм цукру ў раслін спрыяе паляпшэнню росту і развіцця раслін, адаптацыі і ўстойлівасці да стрэсавых фактараў навакольнага асяроддзя. Цукры, як сігнальныя малекулы, рэгулююць рост і развіццё раслін, узаемадзейнічаючы з іншымі сігнальнымі малекуламі (напрыклад, фітагармонамі), тым самым уплываючы на фізіялагічныя працэсы раслін (Mukarram et al., 2023). Мы лічым, што вывучэнне рэгуляторных механізмаў, якія звязваюць светлавое асяроддзе з ростам раслін і метабалізмам цукру, будзе эфектыўнай эканамічнай стратэгіяй для кіравання селекцыйнай і вытворчай практыкай. З развіццём тэхналогій будучыя даследаванні па выбары крыніц святла, такіх як тэхналогіі штучнага асвятлення і выкарыстанне святлодыёдаў, могуць праводзіцца для павышэння эфектыўнасці асвятлення і ўраджайнасці раслін, што забяспечвае больш рэгуляторных інструментаў для даследаванняў росту і развіцця раслін (Ngcobo and Bertling, 2024). Аднак даўжыні хваль чырвонага і сіняга святла найбольш шырока выкарыстоўваюцца ў сучасных даследаваннях уплыву якасці святла на расліны. Такім чынам, даследуючы ўплыў больш разнастайных якасцей святла, такіх як аранжавы, жоўты і зялёны, на рост і развіццё раслін, мы можам распрацаваць механізмы дзеяння некалькіх крыніц святла на расліны, тым самым больш эфектыўна выкарыстоўваючы розныя якасці святла ў практычных ужываннях. Гэта патрабуе далейшага вывучэння і ўдасканалення. Шматлікія працэсы росту і развіцця раслін рэгулююцца фітахромамі і фітагармонамі. Таму ўплыў узаемадзеяння спектральнай энергіі і эндагенных рэчываў на рост раслін будзе ключавым напрамкам будучых даследаванняў. Больш за тое, паглыбленае вывучэнне малекулярных механізмаў, з дапамогай якіх розныя ўмовы асвятлення ўплываюць на рост і развіццё раслін, метабалізм цукроў, а таксама сінергічны эфект некалькіх фактараў навакольнага асяроддзя на расліны, будзе спрыяць далейшаму развіццю і выкарыстанню патэнцыялу розных раслін, што дазволіць іх прымяненне ў такіх галінах, як сельская гаспадарка і біямедыцына.
Час публікацыі: 11 верасня 2025 г.