Влияние общего дневного света, составляющего от синего и широкого

Aug 23, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7175 (2023) Цитировать эту статью

487 Доступов

Подробности о метриках

Современное выращивание шафрана в закрытых помещениях (Crocus sativus L.) зависит только от опыта искусственной посадки, поэтому количество цветков и урожайность рыльцев серьезно страдают в случае пасмурных или дождливых дней и изменений температуры. В этом исследовании использовался светильник с 10-часовым фотопериодом, комбинированный из синих светодиодов с длиной волны 450 нм и широкополосных красных светодиодов с длиной волны 660 нм, которые соответственно имели полную ширину на половине высоты (FWHM) 15 нм и 85 нм, в соотношении синих :красный:дальний красный свет = 20%:62%:18%. Влияние общего интеграла суточной освещенности (TDLI) оценивали на характеристики цветения, качество рыльцев, а также морфологические характеристики листьев. Результаты показали, что количество цветков, дневная доля цветения, сухая масса рыльца и содержание эфиров кроцетина значимо коррелировали с TDLI (P <0,01). Увеличение TDLI могло немного увеличить ширину листьев и площадь листьев за пределами почек, но не оказало существенного влияния на длину почек и листьев. Как среднее количество цветков на клубнелуковицу, так и выход высушенного рыльца были самыми высокими при обработке TDLI в концентрации 150 моль/м2, до 3,63 и 24,19 мг соответственно. Первое было на 0,7 больше, чем при исходном естественном освещении, а второе — на 50%. В целом, сочетание синих светодиодов с широкополосными красными светодиодами TDLI 150 моль м-2 было наиболее благоприятным условием для количества цветков и качества рыльцев шафрана в этом исследовании.

Шафран (Crocus sativus L.), представитель большого семейства Иридовые, хорошо известен своим использованием в специях, красителях, парфюмерии и фитотерапии1,2,3,4,5. В настоящее время его выращивают в Италии, Испании, Греции, Иране, Индии, Афганистане и т. д.5,6,7. После завоза в Китай шафран в основном выращивают в дельте реки Янцзы с использованием специального сезонного метода выращивания. Из-за высокой температуры и влажности летом в этом регионе шафран выращивают на открытом воздухе с конца ноября первого года до начала мая второго года для клонального размножения и выращивают в помещении с конца мая до начала ноября для цветения8,9. Возрос интерес к биологическим эффектам и возможному медицинскому применению длинных алых рыльцев шафрана, особенно при нарушениях менструального цикла, метаболическом синдроме, борьбе с депрессией, противораковой и противоопухолевой терапии10,11,12.

Однако годовой урожай рыльцев шафрана очень низок, что приводит к его дефициту и высокой цене на рынке6,7,13. Есть две основные причины: (1) Шафран полагается только на размножение клональных клубнелуковиц, а низкая скорость воспроизводства приводит к трудностям в получении высококачественных клубнелуковиц для размножения4,14, (2) Выращивание шафрана в помещении в основном зависит от искусственного опыта и, следовательно, не поддается контролю. Условия окружающей среды еще больше усугубляют явление меньшего или даже полного цветения клубнелуковиц и плохого урожая рыльцев. Среди факторов окружающей среды свет является одной из наиболее важных переменных, влияющих на рост и цветение растений15. Для решения вышеупомянутых проблем было проведено несколько исследований влияния светового спектра, интенсивности света и фотопериода на размножение клубнелуковиц и цветение шафрана.

Моради и др.16 исследовали влияние различных соотношений красного и синего света (включая 100%, 75%, 50%, 40%, 25% и 0% синего света) на фотосинтетическую эффективность, распределение биомассы, а также морфологические и биохимические характеристики шафрана и пришли к выводу, что увеличение соотношения синего и красного может улучшить производство высококачественных дочерних клубнелуковиц и изменить распределение биомассы в сторону собираемых органов (клубнелуковиц и цветков) шафрана. Чжу и др.17 обнаружили, что монохроматический красный свет светодиодов способствует росту шафрана, более быстрому цветению, а также улучшению общей сухой массы рыльцев и производству кроцина. Кадзикава и др.18 обнаружили, что не было существенной разницы в длине побега, максимальном диаметре, весе и выходе рыльцев дочерних клубнелуковиц при облучении двумя соотношениями красного света и дальнего красного света (R/FR = 15,8 и R/FR = 1,8), но наблюдалась значительная разница в поглощении растворов кроцетина. Предполагалось, что более низкое соотношение R/FR на стадии развития дочерних клубнелуковиц может вызвать повышение содержания кроцетина. Два вышеупомянутых исследования шафрана не дали никаких результатов по листьям шафрана. При дополнительном освещении Джи и др.8 измерили кривые спектральной реакции листьев шафрана и обнаружили, что пиковые длины волн спектра дополнительного освещения должны находиться на уровне 480 нм и 660 нм, что принесет пользу механическому анализу спектра при накоплении биомассы. Что касается фотосинтетических характеристик, Ренау-Мората и др.4 показали, что скорость фотосинтеза была постоянно очень высокой (26 мкмоль м-2 с-1) в течение года, но снижалась у самых крупных клубнелуковиц. Между тем, дочерние клубнелуковицы в основном поддерживались фотосинтезом в листьях, на долю которого приходилось 90% накопления биомассы в органах шафрана. Koocheki et al.19 показали, что световой и температурный режимы существенно влияют на продолжительность появления надземных частей, сухое вещество воздуха, площадь листьев и количество активных побегов на клубнелуковицах рыжика, а увеличение светового периода с 6,5 до 16 ч увеличивает все эти показатели. компоненты. Тем не менее, только 33% клубнелуковиц цвели, когда клубнелуковицы находились при освещенности 16 ч/8 ч (свет/темнота) по сравнению с 75% у клубнелуковиц, находящихся в естественных условиях, тогда как клубнелуковицы, находящиеся при освещенности 6,5 ч/5,5 ч (светлый/темный) не цвел. Zhu et al.20 обнаружили, что сухая масса рыльца была самой высокой при обработке в течение 10 часов/14 часов со значительной разницей по сравнению с обработкой в ​​течение 14 часов/10 часов (P <0,05) с массой клубнелуковицы 20–25 г.