Lig voorsien plante van die energie wat nodig is vir fotosintese, wat hulle in staat stel om organiese materiaal te produseer enomskep energie tydens groei en ontwikkelingLig voorsien plante van die nodige energie en is die basis vir seldeling en -differensiasie, chlorofilsintese, weefselgroei en stomatale beweging. Ligintensiteit, fotoperiode en ligkwaliteit speel 'n belangrike rol in hierdie prosesse. Suikermetabolisme in plante behels baie regulatoriese meganismes. Lig, as een van die regulatoriese faktore, beïnvloed die samestelling van die selwand, styselkorrels, sukrosesintese en die vorming van vaatbundels. Net so word suikertipes en gene in die konteks van liggereguleerde suikermetabolisme ook beïnvloed. Ons het die bestaande databasisse ondersoek en min relevante oorsigte gevind. Daarom som hierdie artikel die effekte van lig op plantgroei en -ontwikkeling sowel as suikermetabolisme op en bespreek die meganismes van ligeffekte op plante in meer besonderhede, wat nuwe insigte bied in die regulatoriese meganismes van plantgroei onder verskillende ligtoestande.
Lig verskaf energie vir plantfotosintese en tree op as 'n omgewingsein wat verskeie aspekte van plantfisiologie reguleer. Plante kan veranderinge in eksterne ligtoestande deur verskeie fotoreseptore soos fitochrome en fototropiene waarneem en toepaslike seinweë vestig om hul groei en ontwikkeling te reguleer. Onder lae ligtoestande neem die totale droëmateriaalinhoud van die plant af, asook die fotosintestempo, transpirasietempo, stomatale geleiding en stamdeursnee. Daarbenewens is ligintensiteit 'n kritieke veranderlike wat prosesse soos plantontkieming, blaarproliferasie en -uitbreiding, stomatale ontwikkeling, fotosintese en seldeling reguleer. Ligkwaliteit wat deur fotoreseptore oorgedra word, reguleer die hele lewensiklus van plante, met verskillende ligkwaliteit wat verskillende effekte op plantmorfologie, fotosintese, groei en orgaanontwikkeling het. Plante kan hul groei en ontwikkeling reguleer in reaksie op fotoperiode, wat prosesse soos saadontkieming, blomvorming en vrugrypwording bevorder. Dit is ook betrokke by plantreaksies op ongunstige faktore, en pas aan by verskeie seisoenale veranderinge (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Suiker, 'n fundamentele stof vir plantgroei en -ontwikkeling, ondergaan 'n komplekse vervoer- en akkumulasieproses wat deur verskeie faktore beïnvloed en gereguleer word. Suikermetabolisme in plante dek die sintese, katabolisme, benutting en transformasie van suikers in plante, insluitend sukrosevervoer, seintransduksie en die sintese van stysel en sellulose (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Suikermetabolisme benut en reguleer suikers doeltreffend, neem deel aan plantaanpassing by omgewingsveranderinge en verskaf energie vir plantgroei en -ontwikkeling. Lig beïnvloed suikermetabolisme in plante deur fotosintese, suikerseintransduksie en fotoperiode-regulering, met veranderinge in ligtoestande wat veranderinge in plantmetaboliete veroorsaak (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Hierdie oorsig fokus op die effekte van lig op plantfotosintetiese prestasie, groei en ontwikkeling, en suikermetabolisme. Die artikel bespreek ook die vordering in navorsing oor die effekte van lig op plantfisiologiese eienskappe, met die doel om 'n teoretiese basis te bied vir die gebruik van lig om plantgroei te reguleer en opbrengs en kwaliteit te verbeter. Die verband tussen lig en plantgroei bly onduidelik en stel potensiële navorsingsrigtings voor.
Lig het baie eienskappe, maar die intensiteit en kwaliteit daarvan het die grootste impak op plante. Ligintensiteit word algemeen gebruik om die helderheid van 'n ligbron of die sterkte van 'n straal te meet. Gebaseer op golflengte, kan lig verdeel word in ultraviolet, sigbaar en infrarooi. Sigbare lig word verder verdeel in rooi, oranje, geel, groen, blou, indigo en violet. Plante absorbeer hoofsaaklik rooi en blou lig as die primêre energie vir fotosintese (Liang et al., 2021).
Die toepassing van verskillende ligkwaliteit in die veld, die beheer van fotoperiode en die effekte van ligintensiteitsveranderinge op plante is egter komplekse probleme wat opgelos moet word. Daarom glo ons dat die rasionele gebruik van ligtoestande die ontwikkeling van plantmodelleringsekologie en die kaskadegebruik van materiale en energie effektief kan bevorder, waardeur plantgroeidoeltreffendheid en omgewingsvoordele verbeter word. Deur die ekologiese optimeringsteorie te gebruik, word die aanpasbaarheid van plantfotosintese by medium- en langtermynlig in die Aardestelselmodel opgeneem om die onsekerheid van fotosintesemodellering te verminder en die akkuraatheid van die model te verbeter (Luo en Keenan, 2020). Plante is geneig om aan te pas by medium- en langtermynlig, en hul fotosintetiese kapasiteit en ligenergieverbruiksdoeltreffendheid op medium- en langtermyn kan verbeter word, waardeur ekologiese modellering van veldbewerking meer effektief bereik word. Daarbenewens word die ligintensiteit aangepas volgens die plantspesie en groeieienskappe wanneer veldaanplanting toegepas word om gesonde plantgroei te bevorder. Terselfdertyd, deur die verhouding van ligkwaliteit aan te pas en die natuurlike ligsiklus te simuleer, is dit moontlik om die blom- en vrugvorming van plante te versnel of te vertraag, en sodoende meer akkurate ekologiese regulering van veldmodellering te bewerkstellig.
Liggereguleerde suikermetabolisme in plante dra by tot die verbetering van plantgroei en -ontwikkeling, aanpassing en weerstand teen omgewingsstresfaktore. Suikers, as seinmolekules, reguleer plantgroei en -ontwikkeling deur interaksie met ander seinmolekules (bv. fitohormone), waardeur plantfisiologiese prosesse beïnvloed word (Mukarram et al., 2023). Ons glo dat die bestudering van die regulatoriese meganismes wat die ligomgewing aan plantgroei en suikermetabolisme koppel, 'n effektiewe ekonomiese strategie sal wees om teelt- en produksiepraktyke te lei. Met die ontwikkeling van tegnologie kan toekomstige navorsing oor die keuse van ligbronne, soos kunsmatige beligtingstegnologieë en die gebruik van LED's, uitgevoer word om beligtingsdoeltreffendheid en plantopbrengs te verbeter, wat meer regulatoriese instrumente vir plantgroei- en ontwikkelingsnavorsing bied (Ngcobo en Bertling, 2024). Rooi en blou liggolflengtes word egter die meeste gebruik in huidige navorsing oor die effekte van ligkwaliteit op plante. Deur die effekte van meer diverse ligkwaliteite soos oranje, geel en groen op plantgroei en -ontwikkeling te ondersoek, kan ons dus die werkingsmeganismes van veelvuldige ligbronne op plante ontwikkel, waardeur verskillende ligkwaliteite meer effektief in praktiese toepassings gebruik word. Dit vereis verdere studie en verbetering. Baie prosesse van plantgroei en -ontwikkeling word deur fitochrome en fitohormone gereguleer. Daarom sal die invloed van die interaksie van spektrale energie en endogene stowwe op plantgroei 'n sleutelrigting van toekomstige navorsing wees. Boonop sal 'n diepgaande studie van die molekulêre meganismes waardeur verskillende ligtoestande plantgroei en -ontwikkeling, suikermetabolisme, sowel as die sinergistiese effekte van verskeie omgewingsfaktore op plante beïnvloed, bydra tot die verdere ontwikkeling en gebruik van die potensiaal van verskeie plante, wat hul toepassing in gebiede soos landbou en biomedisyne sal moontlik maak.
Plasingstyd: 11 September 2025