Svjetlost biljkama osigurava energiju potrebnu za fotosintezu, omogućujući im proizvodnju organske tvari ipretvaraju energiju tijekom rasta i razvojaSvjetlost biljkama osigurava potrebnu energiju i osnova je za diobu i diferencijaciju stanica, sintezu klorofila, rast tkiva i kretanje puči. Intenzitet svjetlosti, fotoperiod i kvaliteta svjetlosti igraju važnu ulogu u tim procesima. Metabolizam šećera u biljkama uključuje mnoge regulatorne mehanizme. Svjetlost, kao jedan od regulatornih čimbenika, utječe na sastav stanične stijenke, škrobne granule, sintezu saharoze i stvaranje žilnih snopova. Slično tome, u kontekstu metabolizma šećera reguliranog svjetlošću, pogođeni su i tipovi šećera i geni. Pregledali smo postojeće baze podataka i pronašli malo relevantnih pregleda. Stoga ovaj članak sažima učinke svjetlosti na rast i razvoj biljaka, kao i na metabolizam šećera, te detaljnije raspravlja o mehanizmima utjecaja svjetlosti na biljke, pružajući nove uvide u regulatorne mehanizme rasta biljaka u različitim svjetlosnim uvjetima.
Svjetlost osigurava energiju za fotosintezu biljaka i djeluje kao okolišni signal koji regulira više aspekata biljne fiziologije. Biljke mogu osjetiti promjene u vanjskim svjetlosnim uvjetima putem različitih fotoreceptora poput fitokroma i fototropina te uspostaviti odgovarajuće signalne puteve za regulaciju rasta i razvoja. U uvjetima slabog osvjetljenja, ukupni sadržaj suhe tvari biljke smanjuje se, kao i brzina fotosinteze, brzina transpiracije, stomatalna vodljivost i promjer stabljike. Osim toga, intenzitet svjetlosti je ključna varijabla koja regulira procese poput klijanja biljaka, proliferacije i širenja listova, razvoja stoma, fotosinteze i diobe stanica. Kvaliteta svjetlosti koja se prenosi putem fotoreceptora regulira cijeli životni ciklus biljaka, pri čemu različita kvaliteta svjetlosti ima različite učinke na morfologiju biljaka, fotosintezu, rast i razvoj organa. Biljke mogu regulirati svoj rast i razvoj kao odgovor na fotoperiod, što potiče procese poput klijanja sjemena, cvjetanja i dozrijevanja plodova. Također je uključena u odgovore biljaka na nepovoljne čimbenike, prilagođavajući se raznim sezonskim promjenama (Bao i sur., 2024.; Chen i sur., 2024.; Shibaeva i sur., 2024.).
Šećer, temeljna tvar za rast i razvoj biljaka, prolazi kroz složen proces transporta i akumulacije na koji utječu i reguliraju ga višestruki čimbenici. Metabolizam šećera u biljkama obuhvaća sintezu, katabolizam, iskorištavanje i transformaciju šećera u biljkama, uključujući transport saharoze, transdukciju signala te sintezu škroba i celuloze (Kudo i sur., 2023.; Li i sur., 2023b; Lo Piccolo i sur., 2024.). Metabolizam šećera učinkovito koristi i regulira šećere, sudjeluje u prilagodbi biljaka promjenama u okolišu i osigurava energiju za rast i razvoj biljaka. Svjetlost utječe na metabolizam šećera u biljkama putem fotosinteze, signalizacije šećera i regulacije fotoperioda, pri čemu promjene svjetlosnih uvjeta uzrokuju promjene u biljnim metabolitima (Lopes i sur., 2024.; Zhang i sur., 2024.). Ovaj pregled usredotočuje se na učinke svjetlosti na fotosintetske performanse biljaka, rast i razvoj te metabolizam šećera. Članak također raspravlja o napretku u istraživanju učinaka svjetlosti na fiziološke karakteristike biljaka, s ciljem pružanja teorijske osnove za korištenje svjetlosti za regulaciju rasta biljaka i poboljšanje prinosa i kvalitete. Odnos između svjetlosti i rasta biljaka ostaje nejasan i sugerira potencijalne smjerove istraživanja.
Svjetlost ima mnoga svojstva, ali njezin intenzitet i kvaliteta imaju najveći utjecaj na biljke. Intenzitet svjetlosti obično se koristi za mjerenje svjetline izvora svjetlosti ili jačine snopa. Na temelju valne duljine, svjetlost se može podijeliti na ultraljubičastu, vidljivu i infracrvenu. Vidljiva svjetlost se dalje dijeli na crvenu, narančastu, žutu, zelenu, plavu, indigo i ljubičastu. Biljke prvenstveno apsorbiraju crvenu i plavu svjetlost kao primarnu energiju za fotosintezu (Liang i sur., 2021.).
Međutim, primjena različite kvalitete svjetlosti na polju, kontrola fotoperioda i učinci promjena intenziteta svjetlosti na biljke složeni su problemi koje treba riješiti. Stoga vjerujemo da racionalno korištenje svjetlosnih uvjeta može učinkovito potaknuti razvoj ekologije modeliranja biljaka i kaskadno korištenje materijala i energije, čime se poboljšava učinkovitost rasta biljaka i koristi za okoliš. Korištenjem teorije ekološke optimizacije, prilagodljivost fotosinteze biljaka srednjoročnoj i dugoročnoj svjetlosti uključena je u model Zemljinog sustava kako bi se smanjila nesigurnost modeliranja fotosinteze i poboljšala točnost modela (Luo i Keenan, 2020.). Biljke se obično prilagođavaju srednjoročnoj i dugoročnoj svjetlosti, a njihov fotosintetski kapacitet i učinkovitost korištenja svjetlosne energije u srednjoročnom i dugoročnom razdoblju mogu se poboljšati, čime se učinkovitije postiže ekološko modeliranje uzgoja na polju. Osim toga, prilikom primjene sadnje na polju, intenzitet svjetlosti prilagođava se prema biljnoj vrsti i karakteristikama rasta kako bi se potaknuo zdrav rast biljaka. Istovremeno, podešavanjem omjera kvalitete svjetlosti i simuliranjem prirodnog svjetlosnog ciklusa moguće je ubrzati ili usporiti cvjetanje i plodonošenje biljaka, čime se postiže preciznija ekološka regulacija modeliranja polja.
Metabolizam šećera reguliran svjetlošću u biljkama doprinosi poboljšanju rasta i razvoja biljaka, prilagodbi i otpornosti na stresne čimbenike okoliša. Šećeri, kao signalne molekule, reguliraju rast i razvoj biljaka interakcijom s drugim signalnim molekulama (npr. fitohormonima), čime utječu na fiziološke procese biljaka (Mukarram i sur., 2023.). Vjerujemo da će proučavanje regulatornih mehanizama koji povezuju svjetlosno okruženje s rastom biljaka i metabolizmom šećera biti učinkovita ekonomska strategija za usmjeravanje uzgojnih i proizvodnih praksi. Razvojem tehnologije, buduća istraživanja o odabiru izvora svjetlosti, poput tehnologija umjetne rasvjete i upotrebe LED dioda, mogu se provoditi kako bi se poboljšala učinkovitost rasvjete i prinos biljaka, pružajući više regulatornih alata za istraživanje rasta i razvoja biljaka (Ngcobo i Bertling, 2024.). Međutim, valne duljine crvene i plave svjetlosti najčešće se koriste u trenutnim istraživanjima utjecaja kvalitete svjetlosti na biljke. Dakle, istraživanjem učinaka raznolikijih kvaliteta svjetlosti poput narančaste, žute i zelene na rast i razvoj biljaka, možemo razviti mehanizme djelovanja više izvora svjetlosti na biljke, čime se učinkovitije koriste različite kvalitete svjetlosti u praktičnim primjenama. To zahtijeva daljnja istraživanja i poboljšanja. Mnogi procesi rasta i razvoja biljaka regulirani su fitokromima i fitohormonima. Stoga će utjecaj interakcije spektralne energije i endogenih tvari na rast biljaka biti ključni smjer budućih istraživanja. Štoviše, dubinsko proučavanje molekularnih mehanizama kojima različiti svjetlosni uvjeti utječu na rast i razvoj biljaka, metabolizam šećera, kao i sinergijski učinci višestrukih čimbenika okoliša na biljke, doprinijet će daljnjem razvoju i korištenju potencijala različitih biljaka, što će omogućiti njihovu primjenu u područjima poput poljoprivrede i biomedicine.
Vrijeme objave: 11. rujna 2025.