ความสัมพันธ์ของแสงกับการเติบโตของพืช

แสงเป็นปัจจัยแวดล้อมพื้นฐานสำหรับการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช ไม่เพียงแต่เป็นแหล่งพลังงานพื้นฐานของการสังเคราะห์ด้วยแสงเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวควบคุมการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชที่สำคัญอีกด้วย การเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชไม่ได้ถูกจำกัดด้วยปริมาณของแสงหรือความเข้มของแสงเท่านั้น (ความหนาแน่นของโฟตอนฟลักซ์, PFD) แต่ยังรวมถึงคุณภาพของแสงด้วย นั่นคือแสงและการแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันและอัตราส่วนองค์ประกอบที่แตกต่างกัน

สเปกตรัมของแสงอาทิตย์สามารถแบ่งออกได้เป็นรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างคร่าว ๆ (รังสีอัลตราไวโอเลต, UV <400nm รวมถึง UV-A 320 ~ 400nm; UV-B 280 ~ 320nm; UV-C <280nm, 100 ~ 280nm) แสงที่มองเห็นได้หรือการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสง ( รังสีที่ใช้งานสังเคราะห์แสง, PAR, 400 ~ 700nm ซึ่งแสงสีน้ำเงิน 400 ~ 500nm แสงสีเขียว 500 ~ 600nm แสงสีแดง 600 ~ 700nm) และรังสีอินฟราเรด (700 ~ 800nm) เนื่องจากการดูดซับโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ (สตราโตสเฟียร์) ทำให้รังสี UV-C และ UV-B ส่วนใหญ่ไม่สามารถเข้าถึงพื้นผิวโลกได้ ความเข้มของรังสี UV-B ที่มาถึงพื้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ (ความสูงและละติจูด) เวลา (เวลารายวัน การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล) อุตุนิยมวิทยา (การปรากฏตัวของเมฆ ความหนา ฯลฯ) และปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ เช่น มลพิษในชั้นบรรยากาศ . พืชสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของคุณภาพแสง ความเข้มของแสง ระยะเวลาและทิศทางของแสงในสภาพแวดล้อมที่กำลังเติบโต และเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างทางสรีรวิทยาและสัณฐานวิทยาที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดในสภาพแวดล้อมนี้ แสงสีน้ำเงิน แสงสีแดง และแสงสีแดงไกลมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการสร้างสัณฐานวิทยาของแสงของพืช ตัวรับแสง (ไฟโตโครม, Phy), คริปโตโครม (Cry) และโฟโตโทรปิน (โฟโตโทรปิน, โฟต) ตัวรับแสงเหล่านี้จะรับสัญญาณแสง และกระตุ้นการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชผ่านการส่งสัญญาณ

คุณภาพของแสงหรือความยาวคลื่นของแสงที่แตกต่างกันมีผลทางชีวภาพที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ รวมถึงผลกระทบที่แตกต่างกันต่อสัณฐานวิทยาของพืชและองค์ประกอบทางเคมี การสังเคราะห์ด้วยแสง และการเจริญเติบโตและการพัฒนาของอวัยวะต่างๆ การผลิตวัตถุแห้งของพืชเป็นผลรวมของผลกระทบเหล่านี้ ขนาดของน้ำหนักแห้งของต้นไม้เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดและโน้มน้าวใจถึงผลกระทบเชิงบวกและเชิงลบของคุณภาพและขนาดของแสง น่าเสียดาย เนื่องจากข้อจำกัดของวัตถุประสงค์ในการทดลองเฉพาะ การศึกษาจำนวนมากจึงไม่ได้สังเกตตัวบ่งชี้นี้

1.1 แสงสีเดียว

แสงสีเดียวในที่นี้หมายถึงแสงในช่วงความยาวคลื่นเฉพาะ ช่วงความยาวคลื่นของแสงสีเดียวที่ใช้ในการทดลองต่างๆ นั้นไม่เหมือนกันทุกประการ และมักจะซ้อนทับกับแสงสีเดียวอื่นๆ ที่มีความยาวคลื่นใกล้เคียงกันจนถึงองศาที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งก่อนที่จะมีแหล่งกำเนิดแสง LED สีเดียวที่ดีเกิดขึ้น ด้วยวิธีนี้ผลลัพธ์ที่แตกต่างหรือขัดแย้งกันจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติ

1.1.1 แสงสีแดงสำหรับการเจริญเติบโตของพืช

แสงสีแดง (R) ยับยั้งการยืดตัวของปล้อง ส่งเสริมการแตกแขนงและการแตกกอ ชะลอการแตกกอของดอก และเพิ่มแอนโทไซยานิน คลอโรฟิลล์ และแคโรทีนอยด์ แสงสีแดงสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแสงไปข้างหน้าในรากของอะราบิดอพซิส แสงสีแดงมีผลดีต่อความต้านทานของพืชต่อความเครียดจากสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิต 

แสงสีแดงไกล (FR) สามารถต้านเอฟเฟกต์แสงสีแดงได้ในหลายกรณี อัตราส่วน R / FR ที่ต่ำทำให้ความสามารถในการสังเคราะห์แสงของถั่วไตลดลง ในห้องการเจริญเติบโต ใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวเป็นแหล่งกำเนิดแสงหลัก และเสริมการแผ่รังสีฟาร์เรดด้วย LED (จุดสูงสุดของการปล่อยที่ 734 นาโนเมตร) ลดปริมาณแอนโทไซยานิน แคโรทีนอยด์ และคลอโรฟิลล์ และทำให้พืชมีน้ำหนักสด น้ำหนักแห้ง ลำต้น ความยาว ความยาวใบ และความกว้างของใบเพิ่มขึ้น ผลการส่งเสริมการเจริญเติบโตของอาหารเสริม FR อาจทำให้การดูดกลืนแสงเพิ่มขึ้นเนื่องจากพื้นที่ใบเพิ่มขึ้น Arabidopsis thaliana ที่ปลูกภายใต้สภาวะ R / FR ต่ำจะมีใบที่ใหญ่และหนากว่า มวลชีวภาพที่มากกว่า และความสามารถในการปรับตัวในที่เย็นได้ดีกว่าพืชที่ปลูกภายใต้ R / FR สูง อัตราส่วนที่แตกต่างกันของ R / FR สามารถเปลี่ยนความทนทานต่อเกลือของพืชได้

1.1.2 แสงสีฟ้าสำหรับการเจริญเติบโตของพืช

โดยทั่วไป การเพิ่มส่วนแบ่งแสงสีน้ำเงินในแสงสีขาวสามารถทำให้ปล้องสั้นลง ลดพื้นที่ใบ ลดอัตราการเติบโตสัมพัทธ์ และเพิ่มอัตราส่วนไนโตรเจน/คาร์บอน (N / C) การสังเคราะห์คลอโรฟิลล์และการสร้างคลอโรพลาสต์ในพืชชั้นสูง เช่นเดียวกับคลอโรพลาสต์เชิงบวกที่มีอัตราส่วนคลอโรฟิลล์ a/b สูงและระดับแคโรทีนอยด์ต่ำนั้นต้องการแสงสีน้ำเงิน ภายใต้แสงสีแดง อัตราการสังเคราะห์แสงของเซลล์ Umbellifera จะค่อยๆ ลดลง และอัตราการสังเคราะห์แสงจะฟื้นตัวอย่างรวดเร็วหลังจากเปลี่ยนเป็นแสงสีน้ำเงินหรือเพิ่มแสงสีน้ำเงินภายใต้แสงสีแดงต่อเนื่อง เมื่อเซลล์ยาสูบที่กำลังเติบโตมืดถูกถ่ายโอนไปยังแสงสีน้ำเงินอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 3 วัน ปริมาณรวมของ rubulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (รูบิสโก) และปริมาณคลอโรฟิลล์มีความคมชัด เพิ่ม. สอดคล้องกับสิ่งนี้ น้ำหนักแห้งของเซลล์ต่อหน่วยปริมาตรของอาหารเลี้ยงเชื้อยังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วแต่เพิ่มขึ้นช้ามากภายใต้แสงสีแดงอย่างต่อเนื่อง

แน่นอนว่าแสงสีแดงเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอต่อการสังเคราะห์แสงและการเจริญเติบโตของพืช ข้าวสาลีสามารถทำให้วงจรชีวิตสมบูรณ์ได้ภายใต้แหล่งกำเนิดแสง LED สีแดงเพียงดวงเดียว แต่เพื่อให้ได้ต้นสูงและเมล็ดจำนวนมาก จะต้องเพิ่มแสงสีน้ำเงินในปริมาณที่เหมาะสม ผลผลิตของผักกาดหอม ผักโขม และหัวไชเท้าที่เติบโตภายใต้แสงสีแดงเพียงดวงเดียวนั้นต่ำกว่าพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีแดงและสีน้ำเงินผสมกัน และผลผลิตของพืชที่เติบโตภายใต้แสงสีแดงและสีน้ำเงินผสมกันในปริมาณที่เหมาะสม แสงสีน้ำเงินเปรียบได้กับแสงของพืชที่ปลูกภายใต้แสงหลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวเย็น

ในทำนองเดียวกัน อะราบิดอพซิสสามารถผลิตเมล็ดพืชภายใต้แสงสีแดงเพียงดวงเดียว แต่เมื่อเทียบกับพืชที่ปลูกภายใต้แสงหลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวเย็น โดยอัตราส่วนแสงสีน้ำเงินลดลง (10% ~ 1%) ทำให้พืชมีจุด ออกดอกและติดผลล่าช้า อย่างไรก็ตาม ผลผลิตของเมล็ดพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีแดงและสีน้ำเงินที่มีแสงสีน้ำเงิน 10% รวมกันนั้นเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของพืชที่ปลูกภายใต้แสงฟลูออเรสเซนต์สีขาวเย็น แสงสีน้ำเงินที่มากเกินไปจะยับยั้งการเจริญเติบโตของพืช ทำให้ปล้องสั้นลง ลดการแตกกิ่ง ลดพื้นที่ใบ และลดน้ำหนักแห้งทั้งหมด มีความต้องการแสงสีน้ำเงินของพืชที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

1.1.3 ไฟเขียวสำหรับการเจริญเติบโตของพืช

น้ำหนักแห้งของต้นกล้ามะเขือเทศที่ปลูกภายใต้แสงสีขาว (รวมถึงแสงสีแดง สีน้ำเงิน และสีเขียว) ต่ำกว่าแสงสีแดงและสีน้ำเงินอย่างมีนัยสำคัญ ผลสเปกตรัมของการยับยั้งการเจริญเติบโตในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อบ่งชี้ว่าคุณภาพแสงที่เป็นอันตรายที่สุดคือแสงสีเขียวที่มีจุดสูงสุดที่ 550 นาโนเมตร ความสูง ความสด และน้ำหนักแห้งของดอกดาวเรืองที่ปลูกภายใต้แสงที่ตัดแสงสีเขียวออกเพิ่มขึ้น 30% ถึง 50% เมื่อเทียบกับต้นที่ปลูกภายใต้แสงเต็มสเปกตรัม การเสริมแสงเต็มสเปกตรัมด้วยแสงสีเขียวทำให้ต้นเตี้ยลงและน้ำหนักแห้งและสดลดลง การนำแสงสีเขียวออกจะช่วยเพิ่มการออกดอกของดอกดาวเรือง ในขณะที่การเพิ่มแสงสีเขียวจะยับยั้งการออกดอกของผีเสื้อและผักกาดหอม

เอฟเฟกต์แสงสีเขียวมักจะตรงกันข้ามกับเอฟเฟกต์แสงสีแดงและสีน้ำเงิน แสงสีเขียวสามารถย้อนกลับการเปิดปากใบที่ส่งเสริมโดยแสงสีน้ำเงิน อย่างไรก็ตาม การรักษาเมล็ดพืชด้วยเลเซอร์สีเขียวทำให้หัวไชเท้าและแครอทมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของกลุ่มควบคุม คลื่นแสงสีเขียวสลัวสามารถเร่งการยืดตัวของต้นกล้าที่เติบโตในที่มืด นั่นคือส่งเสริมการยืดตัวของลำต้น การบำบัดต้นกล้าอาราบิดอปซิสเผือกด้วยพัลส์สีเขียวเดียว (525 นาโนเมตร ± 16 นาโนเมตร) (11.1 µmol · m-2 · s-1, 9 วินาที) จากแหล่งกำเนิดแสง LED ส่งผลให้การถอดเสียงของพลาสติดลดลงและการเจริญเติบโตของลำต้นลดลง ประเมินค่า. เพิ่ม.

1.1.4 แสงสีเหลืองสำหรับการเจริญเติบโตของพืช

แสงสีเหลือง (580 ~ 600 นาโนเมตร) ยับยั้งการเจริญเติบโตของผักกาดหอม ปริมาณคลอโรฟิลล์และน้ำหนักแห้งถูกพล็อตเทียบกับสัดส่วนที่แตกต่างกันของแสงสีแดง ฟาร์เรด สีน้ำเงิน อัลตราไวโอเลต และแสงสีเหลือง ผลการวิจัยพบว่ามีเพียงแสงสีเหลือง (580 ~ 600 นาโนเมตร) เท่านั้นที่สามารถอธิบายความแตกต่างของผลการเจริญเติบโตระหว่างหลอดโซเดียมความดันสูงและหลอดเมทัลฮาไลด์ได้ กล่าวคือ แสงสีเหลืองยับยั้งการเจริญเติบโต นอกจากนี้ แสงสีเหลือง (สูงสุดที่ 595 นาโนเมตร) ยังยับยั้งการเจริญเติบโตของแตงกวาได้ดีกว่าแสงสีเขียว (สูงสุดที่ 520 นาโนเมตร)

1.1.5 รังสี UV เพื่อการเจริญเติบโตของพืช

รังสีอัลตราไวโอเลตลดพื้นที่ใบพืช ยับยั้งการยืดตัวของไฮโปโคทิล ลดการสังเคราะห์แสงและผลผลิต ทำให้พืชอ่อนแอต่อการโจมตีของเชื้อโรค แต่สามารถกระตุ้นการสังเคราะห์ฟลาโวนอยด์และเครื่องจักรป้องกัน UV-B สามารถลดปริมาณของกรดแอสคอร์บิกและเบต้าแคโรทีน แต่สามารถส่งเสริมการสังเคราะห์แอนโทไซยานินได้อย่างมีประสิทธิภาพ รังสี UV-B ทำให้ฟีโนไทป์ของพืชแคระ ใบเล็กและหนา ก้านใบสั้น แตกแขนงที่ซอกใบเพิ่มขึ้น และอัตราส่วนของราก/แคปเปลี่ยนแปลง การสำรวจพันธุ์ข้าว 16 สายพันธุ์ที่ปลูกในโรงเรือนจาก 7 ภูมิภาคในจีน อินเดีย ฟิลิปปินส์ เนปาล ไทย เวียดนาม และศรีลังกา แสดงให้เห็นว่าการเพิ่ม UV-B ทำให้มวลชีวภาพรวมของสายพันธุ์ที่เพาะปลูกเพิ่มขึ้น (เพียง 1 ซึ่งถึงระดับที่มีนัยสำคัญ จากศรีลังกา) ลดลง 12 แห่ง (ซึ่ง 6 แห่งถึงระดับที่มีนัยสำคัญ) พันธุ์ที่มีความไวต่อแสง UV-B มีพื้นที่ใบและจำนวนไถพรวนลดลงอย่างมาก 6 สายพันธุ์ที่มีปริมาณคลอโรฟิลล์เพิ่มขึ้น (ซึ่ง 2 สายพันธุ์ถึงระดับที่มีนัยสำคัญ); 5 พันธุ์ที่มีอัตราการสังเคราะห์แสงของใบลดลงอย่างมาก และ 1 พันธุ์ที่มีการปรับปรุงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ)

อัตราส่วน UV-B / PAR เป็นปัจจัยสำคัญของการตอบสนองของพืชต่อ UV-B ตัวอย่างเช่น UV-B และ PAR ส่งผลต่อสัณฐานวิทยาและการผลิตน้ำมันของสะระแหน่ การผลิตน้ำมันคุณภาพสูงต้องใช้แสงธรรมชาติที่ไม่มีการกรองในระดับสูง

ควรชี้ให้เห็นว่าแม้ว่าการวิจัยในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับผลกระทบของ UV-B จะมีประโยชน์ในการระบุปัจจัยการถอดความและปัจจัยทางโมเลกุลและสรีรวิทยาอื่นๆ แต่เนื่องจากการใช้ระดับ UV-B ที่สูงขึ้น จึงไม่มี UV-A ร่วมด้วยและบ่อยครั้ง ด้วยค่า PAR พื้นหลังที่ต่ำมาก ผลลัพธ์มักจะไม่สามารถอนุมานในเชิงกลไกกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติได้ การศึกษาภาคสนามมักใช้หลอด UV เพื่อเพิ่มหรือลดระดับ UV-B โดยใช้ตัวกรอง

1.2 การเปรียบเทียบผลกระทบของแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน

สำหรับผลกระทบทางชีวภาพของพืชต่อคุณภาพแสง การศึกษาหลายชิ้นได้เปรียบเทียบผลกระทบของแสงในแถบที่แตกต่างกันสองแถบขึ้นไปต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงและการเจริญเติบโต

1.2.1 การเปรียบเทียบไฟสีแดงและสีน้ำเงินสองดวง

แสงสีน้ำเงินมีประสิทธิภาพมากกว่าแสงสีแดงเกือบ 10 เท่าในการทำให้ปากใบเปิด เมื่อเทียบกับสีแดง น้ำหนักแห้งต่อหน่วยเวลาคลอเรลลาที่ปลูกภายใต้ผลผลิตสีน้ำเงิน ปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้สูง ปริมาณคลอโรฟิลล์ในหน่วยน้ำหนักแห้งต่ำ แต่ความเข้มข้นสูงของไซโตโครม f เครื่องวัดการสังเคราะห์แสงของคลอโรฟิลล์ต่อโมเลกุลสูง

เมื่อเทียบกับพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีน้ำเงินและแสงสีขาว พืชที่ปลูกภายใต้แสงสีแดงมีปริมาณคลอโรฟิลล์น้อยกว่า (ในแง่ของพื้นที่ใบ) แต่ศูนย์ปฏิกิริยา photosystem II (PSII) ไซโตโครม f และการมีเพศสัมพันธ์ ระดับของกิจกรรมปัจจัยร่วมอยู่ในระดับสูง อัตราการดูดซึม CO2 ในแง่ของพื้นที่ใบหน่วยต่ำ และอัตราการดูดซึม CO2 ในแง่ของหน่วยคลอโรฟิลล์สูง

ปริมาณคลอโรฟิลล์และอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงต่อหน่วยพื้นที่ใบของต้นกล้าเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเบิร์ชที่ปลูกภายใต้แสงสีน้ำเงินมีค่าสูงที่สุด ในขณะที่ต้นกล้าที่เติบโตภายใต้แสงสีแดงมีค่าน้อยที่สุด อัตราการสังเคราะห์แสงของใบของต้นอ่อนข้าวบาร์เลย์ที่ปลูกภายใต้ความเข้มแสงเดียวกันและวัดภายใต้ความเข้มแสงเดียวกันนั้นเติบโตภายใต้แสงสีน้ำเงิน (400 ~ 700 นาโนเมตร, สูงสุดประมาณ 470 นาโนเมตร) สูงกว่าแสงสีแดง (600 ~ 700 นาโนเมตร) อย่างมีนัยสำคัญ สูงสุด (ประมาณ 670 นาโนเมตร) ส่วนหนึ่งอาจเป็นเพราะสิ่งที่เรียกว่า "แสงสีฟ้า" มีช่วงสเปกตรัมที่กว้างกว่า (รวมถึงแสงสีแดง) และเหมาะสมกว่าสำหรับการเติบโตและการพัฒนาตามปกติของกลไกการสังเคราะห์แสง

มะเขือเทศ ผักกาดหอม และดอกเบญจมาศที่ปลูกภายใต้แสงสีน้ำเงินมีน้ำหนักแห้งน้อยกว่าพืชภายใต้แสงสีแดง อย่างไรก็ตาม แสงสีน้ำเงินส่งเสริมการพัฒนาของอวัยวะกักเก็บของหัวไชเท้า (การขยายตัวของไฮโปโคทิล) ในขณะที่แสงสีแดงเอื้อต่อการเจริญเติบโตของก้านใบและลำต้น แต่ชะลอการก่อตัวของรากและลดน้ำหนักของราก พืชที่เติบโตภายใต้แสงสีแดง

จะเห็นได้ว่าแสงสีน้ำเงินดูเหมือนจะเอื้อต่อการก่อตัวของความสามารถในการสังเคราะห์แสงสูงกว่าแสงสีแดง แต่ข้อดีของความสามารถในการสังเคราะห์ด้วยแสงนี้ไม่จำเป็นต้องนำไปสู่การสะสมของวัตถุแห้งมากขึ้นเนื่องจากพื้นที่ใบลดลง อย่างไรก็ตาม การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้โดยใช้แหล่งกำเนิดแสง LED และขึ้นฉ่ายฝรั่งแสดงให้เห็นว่าที่ความหนาแน่นฟลักซ์โฟตอนที่มีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสง (PPFD) เท่ากัน การเพิ่มสัดส่วนของแสงสีแดงเมื่อเทียบกับแสงพื้นหลังสีขาวช่วยเพิ่มอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงสุทธิ ปริมาณน้ำตาลทั้งหมด และพืชแห้งได้อย่างมีนัยสำคัญ น้ำหนัก แต่ปริมาณโปรตีนลดลงอย่างมาก ในขณะที่การเพิ่มอัตราส่วนแสงสีน้ำเงินนั้นตรงกันข้าม การลดอัตราการสังเคราะห์แสงสุทธิ ปริมาณน้ำตาลทั้งหมด และน้ำหนักแห้งของพืชอย่างมีนัยสำคัญ แต่เพิ่มปริมาณโปรตีนอย่างมีนัยสำคัญ

1.2.2 การเปรียบเทียบไฟหลายดวง

ลำดับของน้ำหนักแห้งของต้นกล้ามะเขือเทศที่ปลูกภายใต้หลอดฟลูออเรสเซนต์สีต่างๆ คือ: แสงสีน้ำเงิน (410 ~ 480 nm)> แสงสีพีช (580 ~ 660 nm)> แสงสีแดง (630 ~ 700 nm)> แสงสีทอง (550 ~ 620 นาโนเมตร) > แสงสีเขียว (510 ~ 570 นาโนเมตร); ประสิทธิภาพการใช้แสง (ความชันเชิงเส้นของการเพิ่มเชิงเส้นในการสะสมน้ำหนักแห้งด้วยการเพิ่มความเข้มของแสงภายใต้แสงอ่อน) คือ: แดง + น้ำเงิน> น้ำเงิน> แดง> วอร์มไวท์> แสงเรืองแสงสีเขียว การปลูกต้นกล้ามะเขือเทศ

แสงสีแดง (660 นาโนเมตร), แสงสีแดง LED + แสงฟลูออเรสเซนต์สีน้ำเงิน (350 ~ 550 นาโนเมตร), แสงสีแดง LED + แสงสีแดงไกล (735 นาโนเมตร) และแหล่งกำเนิดแสงเมทัลฮาไลด์สเปกตรัมกว้าง · M-2 · s-1) ผลของการเพาะเลี้ยงพริกไทยพบว่าน้ำหนักแห้งและพื้นที่ใบของพืชที่ปลูกภายใต้ LED สีแดงต่ำกว่าที่ปลูกภายใต้แหล่งกำเนิดแสงสีน้ำเงินอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นไฟ LED สีแดงรวมกับแสงสีน้ำเงินจึงเหมาะสำหรับการควบคุมสภาพแวดล้อม เช่น ระบบการเพาะปลูกพืชในอวกาศ

ลำดับอัตราการวิวัฒนาการของออกซิเจนสังเคราะห์แสงของใบแตงกวาที่ปลูกภายใต้ความเข้มแสงเท่ากันและคุณภาพแสงต่างกัน คือ แสงสีแดง > แสงสีขาว > แสงสีน้ำเงิน

การเปรียบเทียบแหล่งกำเนิดแสง LED ที่แตกต่างกันกับหลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวแสดงให้เห็นว่าอัตราการสังเคราะห์แสงสุทธิของใบดอกเบญจมาศที่ปลูกภายใต้ LEDs แสงรวมสีแดง-น้ำเงิน (RB) สูงที่สุด รองลงมาคือแสงสีขาว (W) แสงสีน้ำเงิน (B) และสีน้ำเงิน แสง + สีแดงไกล (BFR) มีการเติบโตต่ำสุด พืชที่ปลูกภายใต้ W และ RB มีน้ำหนักแห้งและพื้นที่ใบมากที่สุด ในขณะที่พืชที่ปลูกภายใต้ BFR จะมีขนาดเล็กที่สุด พืชที่ปลูกภายใต้ R และ RFR (แสงสีแดง + แสงสีแดงไกล) มีลำต้นที่ยาวที่สุด แต่อ่อนแอที่สุด พืชที่ปลูกภายใต้ RB และ W มีขนาดใหญ่ที่สุดเหนือพื้นดิน

การสังเคราะห์ด้วยแสงของมะเขือเทศที่ปลูกภายใต้ความเข้มแสงเดียวกันและคุณภาพแสงต่างกัน (แสงสีน้ำเงิน เขียว เหลือง แดง และขาว และช่วงสเปกตรัมคือ 360 ~ 500, 500 ~ 600, 520 ~ 620, 600 ~ 680 และ 400 ~ 700 นาโนเมตร) การเจริญเติบโตและผลผลิตแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ: อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง ปริมาณคลอโรฟิลล์ ปริมาณน้ำตาล และน้ำหนักแห้งต่อต้นจะสูงที่สุดภายใต้แสงสีแดง อัตราการสังเคราะห์แสง น้ำหนักแห้ง และผลผลิตต่อต้นต่ำที่สุดภายใต้แสงสีเขียว การเจริญเติบโตภายใต้แสงสีฟ้า อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง น้ำหนักแห้ง และผลผลิต รวมทั้งความหนาของลำต้น พื้นที่ใบ ความแข็งแรงของราก ปริมาณน้ำตาล และปริมาณโปรตีนของพืชสูงกว่าการเจริญเติบโตภายใต้แสงสีขาว

เมื่อเปรียบเทียบกับแตงกวาที่ปลูกภายใต้ความเข้มเท่ากัน (PPFD ที่ 350 µmol · m-2 · s-1) ภายใต้แสงสีขาว ไฟ LED จะเป็นสีม่วง (395 นาโนเมตร) สีน้ำเงิน (453 นาโนเมตร) สีเขียว (523 นาโนเมตร) และสีเหลือง ( 595) น้ำหนักแห้ง อัตราการสังเคราะห์แสงสุทธิ ประสิทธิภาพควอนตัมของการถ่ายโอนอิเล็กตรอน PSII และปริมาณคลอโรฟิลล์ของพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีเดียว เช่น สีแดง) (นาโนเมตร) และสีแดง (629 นาโนเมตร) ทั้งหมดลดลง และการเจริญเติบโตของพืชที่ปลูกภายใต้สีเขียว แสงสีเหลืองและสีแดงลดลงอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตาม ค่าการนำไฟฟ้าของปากใบ, กิจกรรมเริ่มต้นและทั้งหมดของ Rubisco, ระดับการถอดรหัสของยีนสังเคราะห์แสงที่สำคัญ, น้ำตาลและซูโครสที่ละลายได้ทั้งหมด, ปริมาณแป้ง และอัตราส่วนคลอโรฟิลล์ a/b ของพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีม่วงและสีน้ำเงินมีค่าสูงกว่า มากกว่าที่ปลูกภายใต้แสงสีขาว และพารามิเตอร์เหล่านี้จะลดลงสำหรับพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีเขียว เหลือง และแดง

น้ำหนักแห้งรวมของต้นผักกาดแดงที่ปลูกภายใต้แสงหลายดวงที่มีความเข้มแสงเท่ากัน (PPFD 100 µmol · m-2 · s-1) และความยาวคลื่นต่างกัน อยู่ในลำดับของแสงสีน้ำเงิน (470 นาโนเมตร) > แสงสีน้ำเงิน + แสงสีแดง (660 นาโนเมตร)> แสงสีแดง> แสงสีขาว และลำดับของปริมาณคลอโรฟิลล์ทั้งหมดคือ แสงสีขาว> แสงสีแดง> แสงสีน้ำเงิน + แสงสีแดง> แสงสีน้ำเงิน แต่แสงสีน้ำเงินมีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของรากและส่งเสริมการสะสมแอนโทไซยานินและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ .

ประเภทของแหล่งกำเนิดแสง ชนิดของพืช และเงื่อนไขการทดลองที่ใช้ในการศึกษาข้างต้นหลายชิ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งช่วงความยาวคลื่นคุณภาพแสงและตัวบ่งชี้การเติบโตและการพัฒนาที่ตรวจสอบนั้นแตกต่างกันมาก และเป็นการยากที่จะเปรียบเทียบอย่างเข้มงวด อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าจะมีแนวโน้มทั่วไปดังต่อไปนี้ เมื่อเปรียบเทียบความยาวคลื่นของแสงหลายๆ ช่วงเข้าด้วยกัน แสงที่ดีที่สุดคือแสงสีแดงและสีน้ำเงินผสมกันในสัดส่วนที่เหมาะสม รองลงมาคือแสงสีขาว และแสงที่ไม่เหมาะสมที่สุดคือแสงสีเหลืองและ ไฟเขียว. อย่างไรก็ตาม การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าพืชหลายชนิดเติบโตได้ดีที่สุดภายใต้แสงสีขาว ภายใต้ความเข้มแสงเดียวกัน (300 µmol · m-2 · s-1) ผักโขม หัวไชเท้า และผักกาดหอมเติบโตเป็นเวลา 21 วัน และอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง ความนำของปากใบ และลำต้นทั้งหมดของพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีขาว (หลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวเย็น แสง) เติบโตขึ้น มีน้ำหนักมากกว่าพืชที่ปลูกภายใต้แสงสีแดง (LED), แสงสีแดง (LED) + แสงสีน้ำเงิน (แสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์, แสงสีน้ำเงิน 10%) ดูเหมือนว่าการเสริมแสงสีแดงด้วยแสงสีน้ำเงินจะไม่เพียงพอต่อการเติบโตสูงสุด ดูเหมือนว่าการผสมที่ถูกต้องของแสงสีแดงและสีน้ำเงินและแสงสีขาวแบบเต็มสเปกตรัมจะเอื้อต่อการสังเคราะห์แสงและการเจริญเติบโตของพืชมากกว่า นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับแสงสีน้ำเงินแล้ว แสงชนิดใดเอื้อต่อการสังเคราะห์แสงและการเจริญเติบโตของพืชมากกว่ากัน ก็สมควรได้รับการอภิปรายเพิ่มเติมเช่นกัน