Ультрафіолетове випромінювання і ріст саджанців томатів.

Ультрафіолет-А (УФ-А) є основним компонентом УФ-випромінювання в природі. Однак його роль в зростанні рослин в значній мірі залишається невідомою.

   На ріст і розвиток рослин в значній мірі впливають спектральні властивості світла, що опосередковують фотосинтез і фотоморфогенез. УФ-випромінювання критично впливає на наземні рослини, і в даний час є безліч досліджень, присвячених впливу УФ-B (280-315 нм) на ріст рослин. У природі рослини ростуть під сонячним світлом, де фотонів УФ-А (315-400 нм) в 10-100 разів більше, ніж УФ-В. Однак у порівнянні з УФ-В кількість досліджень впливу УФ-А дуже обмежена. Останнім часом швидкий розвиток фабрик по виробництву рослин з штучним освітленням (в основному світлодіодним) призвело до можливості вирощування рослин в різних світлових спектрах. Однак переважна більшість досліджень освітлення на заводах-виробниках проводилося тільки з синім і червоним світлом. Як наслідок, до сих пір невідомо, чи принесе додаткове УФ-А випромінювання користь для вирощування кімнатних рослин.

   Рослини коректують свої морфологічні та фізіологічні процеси в відповідь на зміну умов освітлення, які можуть стимулювати або пригнічувати ріст рослин. Ряд досліджень показав, що УФ-А випромінювання прискорює ріст і змінює морфологію рослин. Навпаки, в деяких дослідженнях не повідомлялося про будь-які істотні відповідні реакції або негативні ефекти (наприклад, про придушення накопичення біомаси і розростання листя) при додатковому опроміненні УФ-А. У цьому контексті напрямок росту рослин у відповідь на УФ-А випромінювання може бути різним. Крім того, наявні дані не дозволяють визначити вплив дози УФ-А через недостатність інформації про щільність потоку використовуваного УФ-А випромінювання. Таким чином, до цих пір неясно, чи проявляє ріст рослин дозову реакцію при УФ-А-випромінювання.

   Це дослідження було спрямоване на вивчення того, як зростання рослин реагує на додаткове УФ-А-випромінювання в контрольованому середовищі і проявляє ріст рослин дозову реакцію при УФ-А-випромінювання. У цьому дослідженні був протестований помідор, самий культивований овоч в світі. Вивчено морфологічні та ростові характеристики рослин, фотосинтетичні властивості.

  У цьому дослідженні китайських вчених сіянці томатів (Solanum lycopersicum 'Beijing Cherry Tomato') вирощували в контрольованому середовищі, в якій УФ-А випромінювання забезпечували люмінесцентними лампами УФ-А (λ max = 369 нм) з щільністю потоку енергії 2,28 Вт • м -2. Фотоперіод УФ-А випромінювання становив 0, 4, 8 і 16 годин, що відповідає контрольній обробці, УФ-А4, УФ-А8 і УФ-А16 відповідно. Щільність фотосинтетичного потоку фотонів (PPFD) становила 220 мкмоль • м -2 • с -1., Який був забезпечений світлодіодами (СІД) з співвідношенням синього / червоного світла 1: 9, фотоперіод PPFD становив 16 годин.

  Добову дозу УФ-А оцінювали за допомогою функції біологічного спектрального зважування згідно Флінту і Колдуелл. Найбільший рівень УФ-випромінювання становив 0,15 МДж • м -2 • сут -1 (тобто обробка УФ-A16), що становило ≈31% від середнього УФ-випромінювання в Китаї [0,49 МДж • м -2 • добу -1.

  Був проведений аналіз росту з виміром площі листа, висоти рослин і кількості сухої маси.

  Були проведені вимірювання газообміну і флуоресценції хлорофілу.

  Устьячкова провідність вимірювалася під час роботи УФ.

  Також була виміряна концентрація хлорофілу і щільність продихів.

  Результати досліджень

  Зростання проростків томатів виявило позитивну відповідь на додаткове УФ-А випромінювання (рис.1). Зокрема, додавання 8 і 16 годин УФ-А до видимого випромінювання стимулювало виробництво біомаси рослин на 29% і 33% відповідно в порівнянні з контролем. Такий стимулюючий ефект не спостерігався при обробці додаванням УФ-А протягом 4 годин (рис.1). Аналогічний ефект спостерігався для площі листя рослин, яка була на 22% і 31% більше при обробці УФ-А8 і УФ-А16, відповідно, в порівнянні з контролем (рис.1в). Довжина стебла також стимулювалася додатковим УФ-випромінюванням, хоча найвищі рослини спостерігалися при обробці УФ-А8 (рис.1С).

Вплив різних обробок ультрафіолетом УФ -A на (A) суху вагу рослини, (B) площу листа і (C) довжину стебла. Різні букви вказують на статистично значущі відмінності між видами лікування (P <0,05).

Рослини, вирощені при різних дозах УФ-А, показали суттєві відмінності в g S (рис. 2), які були найбільшими при обробці УФ-А16, потім УФ-А8, і були подібними між обробкою УФ-А4 і контролем.

Спектри поглинання листя всіх обробок були подібними в більшій частині видимому діапазону хвиль (400-700 нм), за винятком зеленої області (530-580 нм). У зеленому спектрі листя, оброблені УФ-А16, мали найбільше поглинання, за якими слідували обробки УФ-А8 і УФ-А4. Поглинання було найменшим в контролі (рис. 3).

Вплив різних обробок ультрафіолетом УФ -A на поглинаючу здатність листя в діапазоні видимого спектру (400-700 нм; n = 4). Вимірювання проводились на чотирьох листках чотирьох різних рослин, і на кожному листу вимірювалися три різних положення.

Обговорення

Додавання УФ-А до видимого випромінювання в контрольованому середовищі значно прискорює ріст проростків томатів, про що свідчить збільшення загальної біомаси рослин на 29-33% в випробуванні (рис. 1А), що суперечить ефекту УФ-випромінювання-B, який часто пригнічує ріст рослин . Це узгоджується з попередніми дослідженнями, проведеними або в теплиці, або в умовах відкритого поля з фільтрами відсічення або додатковим УФ-А випромінюванням. Однак деякі дослідження показали, що біомаса рослин знижується під дією УФ-А випромінювання. Така невідповідність у зростанні рослин у відповідь на УФ-А випромінювання залишається неоднозначним, оскільки інформація про вплив УФ-А на виробництво рослинної біомаси обмежена.

  Процеси росту рослин часто демонструють реакцію насичення на ростове випромінювання. У поточному дослідженні, хоча рівень випромінювання УФ-А при обробці УФ-А8 був удвічі нижче, ніж при обробці УФ-А16, загальна площа листя і виробництво біомаси при обробці УФ-А8 були такими ж, як і при обробці УФ-А8. Обробка УФ- A16 (рис. 1), яка вказує на те, що ріст рослин може показувати реакцію насичення на рівень УФ-А випромінювання. Більш того, в порівнянні з 8 і 16 годинами додаткового УФ-А матерією, 4 години додаткового УФ-А практично не вплинули на ріст рослин і розростання листя (рис. 1). Ймовірно, це результат того факту, що 4 годин додаткового УФ-випромінювання було недостатньо для стимуляції росту рослин, так як рівень УФ-випромінювання при обробці УФ-А4 становив всього ≈8% від середнього УФ-випромінювання. в природі. Таким чином, результати показують, що УФ-А випромінювання може якісно впливати на ріст рослин, але необхідні докладні дослідження, щоб з'ясувати його механізми.

  Вчені прийшли до висновку, що УФ-А-випромінювання стимулює зростання розсади томатів при вирощуванні в приміщенні, на що вказує більше виробництво біомаси, що в основному є результатом збільшення площі листя, що сприяло захопленню світла. Цей стимулюючий ефект виявляв реакцію насичення на дозу УФ-А.

Посилання на оригінальну статтю: https://journals.ashs.org/hortsci/view/journals/hortsci/53/10/article-p1429.xml