نور، انرژی مورد نیاز گیاهان برای فتوسنتز را فراهم میکند و به آنها اجازه میدهد تا مواد آلی تولید کنند وتبدیل انرژی در طول رشد و نمونور انرژی لازم را برای گیاهان فراهم میکند و اساس تقسیم و تمایز سلولی، سنتز کلروفیل، رشد بافت و حرکت روزنهها است. شدت نور، دوره نوری و کیفیت نور نقش مهمی در این فرآیندها دارند. متابولیسم قند در گیاهان شامل مکانیسمهای تنظیمی زیادی است. نور، به عنوان یکی از عوامل تنظیمی، بر ترکیب دیواره سلولی، گرانولهای نشاسته، سنتز ساکارز و تشکیل دستههای آوندی تأثیر میگذارد. به طور مشابه، در زمینه متابولیسم قند تنظیمشده توسط نور، انواع قند و ژنها نیز تحت تأثیر قرار میگیرند. ما پایگاههای داده موجود را بررسی کردیم و چند بررسی مرتبط یافتیم. بنابراین، این مقاله اثرات نور بر رشد و نمو گیاه و همچنین متابولیسم قند را خلاصه میکند و مکانیسمهای اثرات نور بر گیاهان را با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار میدهد و بینشهای جدیدی در مورد مکانیسمهای تنظیمی رشد گیاه در شرایط نوری مختلف ارائه میدهد.
نور انرژی لازم برای فتوسنتز گیاه را فراهم میکند و به عنوان یک سیگنال محیطی، جنبههای مختلف فیزیولوژی گیاه را تنظیم میکند. گیاهان میتوانند تغییرات در شرایط نور خارجی را از طریق گیرندههای نوری مختلف مانند فیتوکرومها و فتوتروپینها حس کنند و مسیرهای سیگنالدهی مناسبی را برای تنظیم رشد و نمو خود ایجاد کنند. در شرایط کم نور، محتوای کل ماده خشک گیاه، همچنین سرعت فتوسنتز، سرعت تعرق، هدایت روزنهها و قطر ساقه کاهش مییابد. علاوه بر این، شدت نور یک متغیر حیاتی است که فرآیندهایی مانند جوانهزنی گیاه، تکثیر و گسترش برگ، توسعه روزنهها، فتوسنتز و تقسیم سلولی را تنظیم میکند. کیفیت نور منتقل شده از طریق گیرندههای نوری، کل چرخه زندگی گیاهان را تنظیم میکند و کیفیتهای مختلف نور اثرات متفاوتی بر مورفولوژی گیاه، فتوسنتز، رشد و نمو اندامها دارند. گیاهان میتوانند رشد و نمو خود را در پاسخ به دوره نوری تنظیم کنند که فرآیندهایی مانند جوانهزنی بذر، گلدهی و رسیدن میوه را تقویت میکند. همچنین در پاسخهای گیاه به عوامل نامطلوب دخیل است و با تغییرات فصلی مختلف سازگار میشود (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
قند، یک ماده اساسی برای رشد و نمو گیاه، فرآیند انتقال و تجمع پیچیدهای را طی میکند که تحت تأثیر و تنظیم عوامل متعددی قرار دارد. متابولیسم قند در گیاهان شامل سنتز، کاتابولیسم، استفاده و تبدیل قندها در گیاهان، از جمله انتقال ساکارز، انتقال سیگنال و سنتز نشاسته و سلولز است (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). متابولیسم قند به طور مؤثر از قندها استفاده و آنها را تنظیم میکند، در سازگاری گیاه با تغییرات محیطی شرکت میکند و انرژی لازم برای رشد و نمو گیاه را فراهم میکند. نور از طریق فتوسنتز، سیگنالینگ قند و تنظیم دوره نوری بر متابولیسم قند در گیاهان تأثیر میگذارد و تغییرات در شرایط نوری باعث ایجاد تغییر در متابولیتهای گیاهی میشود (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). این بررسی بر اثرات نور بر عملکرد فتوسنتزی گیاه، رشد و نمو و متابولیسم قند تمرکز دارد. این مقاله همچنین به پیشرفت تحقیقات در مورد اثرات نور بر ویژگیهای فیزیولوژیکی گیاه میپردازد، با هدف ارائه مبنای نظری برای استفاده از نور برای تنظیم رشد گیاه و بهبود عملکرد و کیفیت. رابطه بین نور و رشد گیاه هنوز مشخص نیست و مسیرهای تحقیقاتی بالقوهای را پیشنهاد میکند.
نور خواص زیادی دارد، اما شدت و کیفیت آن بیشترین تأثیر را بر گیاهان دارد. شدت نور معمولاً برای اندازهگیری روشنایی یک منبع نور یا قدرت پرتو آن استفاده میشود. بر اساس طول موج، نور را میتوان به فرابنفش، مرئی و مادون قرمز تقسیم کرد. نور مرئی نیز به قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش تقسیم میشود. گیاهان در درجه اول نور قرمز و آبی را به عنوان انرژی اولیه برای فتوسنتز جذب میکنند (لیانگ و همکاران، 2021).
با این حال، کاربرد کیفیتهای مختلف نور در مزرعه، کنترل دوره نوری و اثرات تغییرات شدت نور بر گیاهان، مشکلات پیچیدهای هستند که باید حل شوند. بنابراین، ما معتقدیم که استفاده منطقی از شرایط نوری میتواند به طور مؤثر توسعه بومشناسی مدلسازی گیاهی و استفاده آبشاری از مواد و انرژی را ارتقا دهد و در نتیجه راندمان رشد گیاه و مزایای زیستمحیطی را بهبود بخشد. با استفاده از نظریه بهینهسازی اکولوژیکی، سازگاری فتوسنتز گیاه با نور میانمدت و بلندمدت در مدل سیستم زمین گنجانده شده است تا عدم قطعیت مدلسازی فتوسنتز کاهش یابد و دقت مدل بهبود یابد (لو و کینان، 2020). گیاهان تمایل دارند با نور میانمدت و بلندمدت سازگار شوند و ظرفیت فتوسنتزی و راندمان مصرف انرژی نور آنها در میانمدت و بلندمدت میتواند بهبود یابد و در نتیجه مدلسازی اکولوژیکی کشت مزرعه به طور مؤثرتری انجام شود. علاوه بر این، هنگام اعمال کاشت در مزرعه، شدت نور با توجه به گونههای گیاهی و ویژگیهای رشد تنظیم میشود تا رشد سالم گیاه را ارتقا دهد. در عین حال، با تنظیم نسبت کیفیت نور و شبیهسازی چرخه نور طبیعی، میتوان گلدهی و میوهدهی گیاهان را تسریع یا کند کرد و در نتیجه به تنظیم اکولوژیکی دقیقتری از مدلسازی مزرعه دست یافت.
متابولیسم قند تنظیمشده توسط نور در گیاهان به بهبود رشد و نمو گیاه، سازگاری و مقاومت در برابر عوامل استرسزای محیطی کمک میکند. قندها، به عنوان مولکولهای سیگنالدهنده، رشد و نمو گیاه را با تعامل با سایر مولکولهای سیگنالدهنده (به عنوان مثال، فیتوهورمونها) تنظیم میکنند و در نتیجه بر فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه تأثیر میگذارند (Mukarram et al., 2023). ما معتقدیم که مطالعه مکانیسمهای تنظیمی که محیط نور را به رشد گیاه و متابولیسم قند مرتبط میکنند، یک استراتژی اقتصادی مؤثر برای هدایت شیوههای اصلاح نژاد و تولید خواهد بود. با توسعه فناوری، تحقیقات آینده در مورد انتخاب منابع نوری، مانند فناوریهای روشنایی مصنوعی و استفاده از LEDها، میتواند برای بهبود راندمان روشنایی و عملکرد گیاه انجام شود و ابزارهای تنظیمی بیشتری را برای تحقیقات رشد و نمو گیاه فراهم کند (Ngcobo and Bertling, 2024). با این حال، طول موجهای نور قرمز و آبی بیشترین کاربرد را در تحقیقات فعلی در مورد اثرات کیفیت نور بر گیاهان دارند. بنابراین، با بررسی اثرات کیفیتهای متنوعتر نور مانند نارنجی، زرد و سبز بر رشد و نمو گیاه، میتوانیم مکانیسمهای عملکرد منابع نوری متعدد بر گیاهان را توسعه دهیم و در نتیجه به طور مؤثرتری از کیفیتهای مختلف نور در کاربردهای عملی استفاده کنیم. این امر مستلزم مطالعه و بهبود بیشتر است. بسیاری از فرآیندهای رشد و نمو گیاه توسط فیتوکرومها و فیتوهورمونها تنظیم میشوند. بنابراین، تأثیر برهمکنش انرژی طیفی و مواد درونزا بر رشد گیاه، جهتگیری کلیدی تحقیقات آینده خواهد بود. علاوه بر این، مطالعه عمیق مکانیسمهای مولکولی که از طریق آنها شرایط نوری مختلف بر رشد و نمو گیاه، متابولیسم قند و همچنین اثرات همافزایی عوامل محیطی متعدد بر گیاهان تأثیر میگذارند، به توسعه و استفاده بیشتر از پتانسیل گیاهان مختلف کمک خواهد کرد و کاربرد آنها را در زمینههایی مانند کشاورزی و زیستپزشکی امکانپذیر خواهد ساخت.
زمان ارسال: ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵