Աբստրակտ. Բանջարեղենի սածիլները բանջարեղենի արտադրության առաջին քայլն են, և սածիլների որակը շատ կարևոր է բանջարեղենի բերքատվության և որակի համար տնկելուց հետո: Բանջարեղենի արդյունաբերության աշխատանքի բաժանման շարունակական կատարելագործման հետ մեկտեղ, բանջարեղենի սածիլները աստիճանաբար ձևավորել են անկախ արդյունաբերական շղթա և ծառայել են բանջարեղենի արտադրությանը: Վատ եղանակից տուժած՝ ավանդական սածիլների մեթոդները անխուսափելիորեն բախվում են բազմաթիվ մարտահրավերների, ինչպիսիք են սածիլների դանդաղ աճը, ոտնաթաթի աճը, վնասատուներն ու հիվանդությունները: Ոտնաթաթի սածիլների դեմ պայքարելու համար շատ առևտրային մշակներ օգտագործում են աճի կարգավորիչներ: Այնուամենայնիվ, աճի կարգավորիչների օգտագործման դեպքում կան սածիլների կոշտության, սննդի անվտանգության և շրջակա միջավայրի աղտոտման ռիսկեր: Քիմիական վերահսկողության մեթոդներից բացի, չնայած մեխանիկական խթանումը, ջերմաստիճանի և ջրի վերահսկողությունը նույնպես կարող են դեր ունենալ սածիլների ոտնաթաթի աճը կանխելու գործում, դրանք մի փոքր պակաս հարմար և արդյունավետ են: Համաշխարհային նոր Covid-19 համաճարակի ազդեցության տակ ավելի ակնառու են դարձել արտադրության կառավարման դժվարությունները, որոնք առաջացել են աշխատուժի պակասից և սածիլների արդյունաբերության մեջ աշխատուժի աճող ծախսերից:

Լուսավորության տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ, բանջարեղենի սածիլների աճեցման համար արհեստական ​​լույսի օգտագործումը ունի բարձր սածիլների արդյունավետության, վնասատուների և հիվանդությունների պակասի և ստանդարտացման հեշտության առավելությունները: Ավանդական լույսի աղբյուրների համեմատ, LED լույսի աղբյուրների նոր սերունդն ունի էներգախնայողության, բարձր արդյունավետության, երկարակեցության, շրջակա միջավայրի պաշտպանության և դիմացկունության, փոքր չափսերի, ցածր ջերմային ճառագայթման և փոքր ալիքի երկարության բնութագրեր: Այն կարող է ձևավորել համապատասխան սպեկտր՝ գործարանների միջավայրում սածիլների աճի և զարգացման կարիքներին համապատասխան, և ճշգրիտ վերահսկել սածիլների ֆիզիոլոգիական և նյութափոխանակության գործընթացը, միաժամանակ նպաստելով բանջարեղենի սածիլների աղտոտվածությունից զերծ, ստանդարտացված և արագ արտադրությանը, ինչպես նաև կրճատելով սածիլների ցիկլը: Հարավային Չինաստանում պղպեղի և լոլիկի սածիլները (3-4 իրական տերև) մշակելու համար պահանջվում է մոտ 60 օր պլաստիկե ջերմոցներում, իսկ վարունգի սածիլները (3-5 իրական տերև)՝ մոտ 35 օր: Բույսերի գործարանային պայմաններում լոլիկի սածիլները մշակելու համար պահանջվում է ընդամենը 17 օր, իսկ պղպեղի սածիլները՝ 25 օր՝ 20 ժամ լուսային պարբերության և 200-300 մկմոլ/(մ2•վ) PPF-ի պայմաններում: Ջերմոցում սածիլների մշակման ավանդական մեթոդի համեմատ, LED բույսերի գործարանային սածիլների մշակման մեթոդի կիրառումը զգալիորեն կրճատել է վարունգի աճի ցիկլը 15-30 օրով, իսկ մեկ բույսի վրա էգ ծաղիկների և պտուղների քանակը համապատասխանաբար աճել է 33.8%-ով և 37.3%-ով, իսկ ամենաբարձր բերքատվությունը աճել է 71.44%-ով։

Էներգիայի օգտագործման արդյունավետության առումով, բույսերի գործարանների էներգաօգտագործման արդյունավետությունն ավելի բարձր է, քան նույն լայնության վրա գտնվող Վենլո տիպի ջերմոցներինը: Օրինակ՝ շվեդական բույսերի գործարանում 1 կգ չոր զանգված ստանալու համար անհրաժեշտ է 1411 ՄՋ, մինչդեռ ջերմոցում՝ 1699 ՄՋ: Սակայն, եթե հաշվարկվի յուրաքանչյուր կիլոգրամ չոր զանգված ստանալու համար անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիան, բույսերի գործարանին անհրաժեշտ է 247 կՎտ·ժ՝ 1 կգ չոր զանգված ունեցող հազար ստանալու համար, իսկ Շվեդիայի, Նիդեռլանդների և Միացյալ Արաբական Էմիրությունների ջերմոցներին՝ համապատասխանաբար 182 կՎտ·ժ, 70 կՎտ·ժ և 111 կՎտ·ժ:

Միևնույն ժամանակ, գործարանային գործարանում համակարգիչների, ավտոմատ սարքավորումների, արհեստական ​​բանականության և այլ տեխնոլոգիաների օգտագործումը թույլ է տալիս ճշգրիտ վերահսկել սածիլների մշակման համար հարմար շրջակա միջավայրի պայմանները, վերացնել բնական միջավայրի պայմանների սահմանափակումները և իրականացնել սածիլների արտադրության ինտելեկտուալ, մեքենայացված և տարեկան կայուն արտադրություն: Վերջին տարիներին գործարանային սածիլները օգտագործվել են տերևավոր բանջարեղենի, մրգային բանջարեղենի և այլ տնտեսական մշակաբույսերի առևտրային արտադրության մեջ Ճապոնիայում, Հարավային Կորեայում, Եվրոպայում, ԱՄՆ-ում և այլ երկրներում: Բույսերի գործարանների բարձր սկզբնական ներդրումները, բարձր շահագործման ծախսերը և համակարգային էներգիայի հսկայական սպառումը դեռևս խոչընդոտներ են, որոնք սահմանափակում են սածիլների մշակման տեխնոլոգիայի առաջխաղացումը չինական գործարաններում: Հետևաբար, անհրաժեշտ է հաշվի առնել բարձր բերքատվության և էներգախնայողության պահանջները՝ լույսի կառավարման ռազմավարությունների, բանջարեղենի աճի մոդելների ստեղծման և ավտոմատացման սարքավորումների առումով՝ տնտեսական օգուտները բարելավելու համար:

Այս հոդվածում վերանայվում է LED լուսային միջավայրի ազդեցությունը վերջին տարիներին բուսական գործարաններում բանջարեղենի սածիլների աճի և զարգացման վրա՝ դիտարկելով բուսական գործարաններում բանջարեղենի սածիլների լույսի կարգավորման հետազոտական ​​ուղղության հեռանկարները։

1. Լուսային միջավայրի ազդեցությունը բանջարեղենի սածիլների աճի և զարգացման վրա

Որպես բույսերի աճի և զարգացման էական շրջակա միջավայրի գործոններից մեկը, լույսը ոչ միայն բույսերի համար էներգիայի աղբյուր է ֆոտոսինթեզի իրականացման համար, այլև բույսերի ֆոտոմորֆոգենեզին ազդող հիմնական ազդանշան: Բույսերը լույսի ազդանշանային համակարգի միջոցով զգում են ազդանշանի ուղղությունը, էներգիան և լույսի որակը, կարգավորում են իրենց աճն ու զարգացումը և արձագանքում լույսի առկայությանը կամ բացակայությանը, ալիքի երկարությանը, ինտենսիվությանը և տևողությանը: Ներկայումս հայտնի բույսերի լուսընկալիչները ներառում են առնվազն երեք դաս՝ ֆիտոքրոմներ (PHYA~PHYE), որոնք զգում են կարմիր և հեռավոր կարմիր լույսը (FR), կրիպտոքրոմներ (CRY1 և CRY2), որոնք զգում են կապույտ և ուլտրամանուշակագույն A-ն, և տարրեր (Phot1 և Phot2), UV-B ընկալիչ UVR8-ը, որը զգում է UV-B-ն: Այս լուսընկալիչները մասնակցում և կարգավորում են կապակցված գեների արտահայտությունը, ապա կարգավորում կենսական գործընթացները, ինչպիսիք են բույսերի սերմերի ծլումը, ֆոտոմորֆոգենեզը, ծաղկման ժամանակը, երկրորդային մետաբոլիտների սինթեզը և կուտակումը, ինչպես նաև կենսաբանական և ոչ կենսաբանական սթրեսների նկատմամբ դիմադրողականությունը:

2. LED լուսային միջավայրի ազդեցությունը բանջարանոցային սածիլների ֆոտոմորֆոլոգիական կայունության վրա

2.1 Լույսի տարբեր որակի ազդեցությունը բանջարեղենի սածիլների ֆոտոմորֆոգենեզի վրա

Սպեկտրի կարմիր և կապույտ շրջանները բարձր քվանտային արդյունավետություն ունեն բույսերի տերևների ֆոտոսինթեզի համար: Այնուամենայնիվ, վարունգի տերևների մաքուր կարմիր լույսի երկարատև ազդեցությունը կվնասի ֆոտոհամակարգը, ինչը կհանգեցնի «կարմիր լույսի համախտանիշի» երևույթի, ինչպիսիք են ստոմատալ արձագանքի դանդաղումը, ֆոտոսինթետիկ կարողության և ազոտի օգտագործման արդյունավետության նվազումը, ինչպես նաև աճի դանդաղումը: Ցածր լույսի ինտենսիվության պայմաններում (100±5 մկմոլ/(մ2•վ)) մաքուր կարմիր լույսը կարող է վնասել վարունգի ինչպես երիտասարդ, այնպես էլ հասուն տերևների քլորոպլաստները, սակայն վնասված քլորոպլաստները վերականգնվել են մաքուր կարմիր լույսից կարմիր և կապույտ լույսի անցնելուց հետո (R:B= 7:3): Ընդհակառակը, երբ վարունգի բույսերը կարմիր-կապույտ լույսի միջավայրից անցան մաքուր կարմիր լույսի միջավայրի, ֆոտոսինթեզի արդյունավետությունը զգալիորեն չի նվազել, ինչը ցույց է տալիս կարմիր լույսի միջավայրին հարմարվողականությունը: «Կարմիր լույսի համախտանիշով» վարունգի սածիլների տերևի կառուցվածքի էլեկտրոնային մանրադիտակով վերլուծության միջոցով փորձարարները պարզեցին, որ մաքուր կարմիր լույսի տակ քլորոպլաստների քանակը, օսլայի հատիկների չափը և տերևների հատիկների հաստությունը զգալիորեն ցածր էին, քան սպիտակ լույսի ազդեցության տակ: Կապույտ լույսի միջամտությունը բարելավում է վարունգի քլորոպլաստների ուլտրակառուցվածքային և ֆոտոսինթետիկ բնութագրերը և վերացնում սննդանյութերի չափազանց կուտակումը: Սպիտակ լույսի, կարմիր և կապույտ լույսի համեմատ, մաքուր կարմիր լույսը նպաստում է լոլիկի սածիլների հիպոկոտիլային երկարացմանը և կոտիլեդոնի ընդարձակմանը, զգալիորեն մեծացնում է բույսի բարձրությունը և տերևի մակերեսը, բայց զգալիորեն նվազեցնում է ֆոտոսինթետիկ ունակությունը, նվազեցնում է Ռուբիսկոյի պարունակությունը և ֆոտոքիմիական արդյունավետությունը, և զգալիորեն մեծացնում է ջերմության ցրումը: Կարելի է տեսնել, որ տարբեր տեսակի բույսեր տարբեր կերպ են արձագանքում նույն լույսի որակին, բայց մոնոքրոմատիկ լույսի համեմատ, բույսերն ունեն ավելի բարձր ֆոտոսինթեզի արդյունավետություն և ավելի եռանդուն աճ խառը լույսի միջավայրում:

Հետազոտողները բազմաթիվ հետազոտություններ են կատարել բանջարեղենի սածիլների լույսի որակի համադրության օպտիմալացման վերաբերյալ: Նույն լույսի ինտենսիվության դեպքում, կարմիր լույսի հարաբերակցության աճի հետ մեկտեղ, լոլիկի և վարունգի սածիլների բույսի բարձրությունը և թարմ քաշը զգալիորեն բարելավվել են, իսկ կարմիրի և կապույտի 3:1 հարաբերակցությամբ մշակումը լավագույն ազդեցությունն է ունեցել. ընդհակառակը, կապույտ լույսի բարձր հարաբերակցությունը խոչընդոտել է լոլիկի և վարունգի սածիլների աճը, որոնք կարճ և կոմպակտ էին, բայց մեծացրել են չոր նյութի և քլորոֆիլի պարունակությունը սածիլների ընձյուղներում: Նմանատիպ օրինաչափություններ են դիտվում նաև այլ մշակաբույսերի մոտ, ինչպիսիք են պղպեղը և ձմերուկը: Բացի այդ, սպիտակ լույսի համեմատ, կարմիր և կապույտ լույսը (R:B=3:1) ոչ միայն զգալիորեն բարելավել են լոլիկի սածիլների տերևի հաստությունը, քլորոֆիլի պարունակությունը, ֆոտոսինթեզի արդյունավետությունը և էլեկտրոնների փոխանցման արդյունավետությունը, այլև զգալիորեն բարելավվել են Կալվինի ցիկլի հետ կապված ֆերմենտների արտահայտման մակարդակը, աճի բուսական պարունակությունը և ածխաջրերի կուտակումը: Կարմիր և կապույտ լույսի երկու հարաբերակցությունները (R:B=2:1, 4:1) համեմատելով՝ կապույտ լույսի ավելի բարձր հարաբերակցությունն ավելի նպաստավոր էր վարունգի սածիլներում էգ ծաղիկների ձևավորման համար և արագացնում էր էգ ծաղիկների ծաղկման ժամանակը: Չնայած կարմիր և կապույտ լույսի տարբեր հարաբերակցությունները էական ազդեցություն չունեին կաղամբի, ռոկոլայի և մանանեխի սածիլների թարմ քաշի բերքատվության վրա, կապույտ լույսի բարձր հարաբերակցությունը (30% կապույտ լույս) զգալիորեն նվազեցրեց կաղամբի և մանանեխի սածիլների հիպոկոտիլի երկարությունը և կոտիլեդոնի մակերեսը, մինչդեռ կոտիլեդոնի գույնը խորացավ: Հետևաբար, սածիլների արտադրության մեջ կապույտ լույսի համամասնության համապատասխան աճը կարող է զգալիորեն կրճատել բանջարեղենի սածիլների հանգույցների հեռավորությունը և տերևների մակերեսը, նպաստել սածիլների կողմնային երկարացմանը և բարելավել սածիլների ամրության ինդեքսը, ինչը նպաստում է ամուր սածիլների մշակմանը: Այն դեպքում, երբ լույսի ինտենսիվությունը մնա անփոփոխ, կարմիր և կապույտ լույսի մեջ կանաչ լույսի ավելացումը զգալիորեն բարելավեց քաղցր պղպեղի սածիլների թարմ քաշը, տերևների մակերեսը և բույսի բարձրությունը: Համեմատած ավանդական սպիտակ լյումինեսցենտ լամպի հետ, կարմիր-կանաչ-կապույտ (R3:G2:B5) լուսավորության պայմաններում «Օկագի թիվ 1 լոլիկի» սածիլների Y[II], qP և ETR-ը զգալիորեն բարելավվել են: Մաքուր կապույտ լույսին ուլտրամանուշակագույն լույսի (100 մկմոլ/(մ2•վ) կապույտ լույս + 7% UV-A) ավելացումը զգալիորեն նվազեցրել է ռուկոլայի և մանանեխի ցողունի երկարացման արագությունը, մինչդեռ FR-ի ավելացումը հակառակն էր: Սա նաև ցույց է տալիս, որ կարմիր և կապույտ լույսից բացի, լույսի այլ որակներ նույնպես կարևոր դեր են խաղում բույսերի աճի և զարգացման գործընթացում: Չնայած ո՛չ ուլտրամանուշակագույն լույսը, ո՛չ էլ FR-ը ֆոտոսինթեզի էներգիայի աղբյուր չեն, երկուսն էլ մասնակցում են բույսերի ֆոտոմորֆոգենեզին: Բարձր ինտենսիվության ուլտրամանուշակագույն լույսը վնասակար է բույսերի ԴՆԹ-ի և սպիտակուցների համար և այլն: Այնուամենայնիվ, ուլտրամանուշակագույն լույսը ակտիվացնում է բջջային սթրեսային արձագանքները, առաջացնելով բույսերի աճի, ձևաբանության և զարգացման փոփոխություններ՝ շրջակա միջավայրի փոփոխություններին հարմարվելու համար: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ցածր R/FR-ը բույսերում առաջացնում է ստվերից խուսափելու արձագանքներ, ինչը հանգեցնում է բույսերի ձևաբանական փոփոխությունների, ինչպիսիք են ցողունի երկարացումը, տերևների նոսրացումը և չոր նյութի բերքատվության նվազումը: Բարակ ցողունը լավ աճի հատկանիշ չէ ուժեղ սածիլներ աճեցնելու համար: Ընդհանուր տերևավոր և մրգատու բանջարեղենի սածիլների դեպքում ամուր, կոմպակտ և առաձգական սածիլները հակված չեն խնդիրների տեղափոխման և տնկման ժամանակ:

UV-A ճառագայթումը կարող է վարունգի սածիլները դարձնել ավելի կարճ և ավելի կոմպակտ, և փոխպատվաստումից հետո բերքատվությունը էականորեն չի տարբերվում վերահսկիչից. մինչդեռ UV-B ճառագայթումն ունի ավելի զգալի արգելակող ազդեցություն, և փոխպատվաստումից հետո բերքատվության նվազեցման ազդեցությունը էական չէ: Նախորդ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ UV-A ճառագայթումը կասեցնում է բույսերի աճը և բույսերը դարձնում գաճաճ: Սակայն աճում են ապացույցները, որ UV-A ճառագայթման առկայությունը, բերքի բիոմասսան ճնշելու փոխարեն, իրականում նպաստում է դրան: Համեմատած հիմնական կարմիր և սպիտակ լույսի հետ (R:W=2:3, PPFD-ն 250 մկմոլ/(մ2·վ) է), կարմիր և սպիտակ լույսի լրացուցիչ ինտենսիվությունը 10 Վտ/մ2 է (մոտ 10 մկմոլ/(մ2·վ)): Կաղամբի UV-A ճառագայթումը զգալիորեն մեծացրել է կաղամբի սածիլների բիոմասսան, միջհանգույցների երկարությունը, ցողունի տրամագիծը և բույսի սաղարթի լայնությունը, սակայն խթանման ազդեցությունը թուլացել է, երբ UV ճառագայթման ինտենսիվությունը գերազանցել է 10 Վտ/մ2-ը: Օրական 2 ժամյա ուլտրամանուշակագույն-A հավելումը (0.45 Ջ/(մ2•վ)) կարող է զգալիորեն մեծացնել «Oxeart» լոլիկի սածիլների բույսի բարձրությունը, կոթիլեդոնի մակերեսը և թարմ քաշը, միաժամանակ նվազեցնելով լոլիկի սածիլների H2O2 պարունակությունը: Կարելի է տեսնել, որ տարբեր մշակաբույսեր տարբեր կերպ են արձագանքում ուլտրամանուշակագույն լույսին, ինչը կարող է կապված լինել մշակաբույսերի զգայունության հետ ուլտրամանուշակագույն լույսի նկատմամբ:

Պատվաստված սածիլների մշակման համար ցողունի երկարությունը պետք է համապատասխանաբար մեծացվի՝ արմատակալի պատվաստումը հեշտացնելու համար: FR-ի տարբեր ինտենսիվությունները տարբեր ազդեցություն են ունեցել լոլիկի, պղպեղի, վարունգի, դդմի և ձմերուկի սածիլների աճի վրա: Սառը սպիտակ լույսի ներքո FR-ի 18.9 մկմոլ/(մ2•վ) հավելումը զգալիորեն մեծացրել է լոլիկի և պղպեղի սածիլների հիպոկոտիլի երկարությունը և ցողունի տրամագիծը. 34.1 մկմոլ/(մ2•վ) FR-ն լավագույն ազդեցությունն է ունեցել վարունգի, դդմի և ձմերուկի սածիլների հիպոկոտիլի երկարության և ցողունի տրամագծի խթանման վրա. բարձր ինտենսիվության FR-ն (53.4 մկմոլ/(մ2•վ)) լավագույն ազդեցությունն է ունեցել այս հինգ բանջարեղենների վրա: Սածիլների հիպոկոտիլի երկարությունը և ցողունի տրամագիծը այլևս զգալիորեն չեն աճել և սկսել են նվազման միտում ցուցաբերել: Պղպեղի սածիլների թարմ քաշը զգալիորեն նվազել է, ինչը ցույց է տալիս, որ հինգ բանջարեղենի սածիլների FR հագեցվածության արժեքները բոլորը ցածր են եղել 53.4 մկմոլ/(մ2•վ)-ից, և FR արժեքը զգալիորեն ցածր է եղել FR-ի արժեքից: Տարբեր բանջարեղենի սածիլների աճի վրա ազդեցությունը նույնպես տարբեր է։

2.2 Տարբեր ցերեկային ինտեգրալների ազդեցությունը բանջարեղենի սածիլների ֆոտոմորֆոգենեզի վրա

Օրվա լույսի ինտեգրալը (DLI) ներկայացնում է բույսի մակերեսի կողմից օրվա ընթացքում ստացվող ֆոտոսինթետիկ ֆոտոնների ընդհանուր քանակը, որը կապված է լույսի ինտենսիվության և լուսավորության տևողության հետ: Հաշվարկման բանաձևն է՝ DLI (մոլ/մ2/օր) = լույսի ինտենսիվություն [μմոլ/(մ2•վ)] × Օրական լուսավորության տևողություն (ժ) × 3600 × 10-6: Ցածր լույսի ինտենսիվությամբ միջավայրում բույսերը արձագանքում են ցածր լուսավորության միջավայրին՝ երկարացնելով ցողունը և միջհանգույցների երկարությունը, մեծացնելով բույսի բարձրությունը, կոթի երկարությունը և տերևի մակերեսը, ինչպես նաև նվազեցնելով տերևի հաստությունը և զուտ ֆոտոսինթեզի արագությունը: Լույսի ինտենսիվության աճին զուգընթաց, բացառությամբ մանանեխի, նույն լույսի որակի պայմաններում, ռուկոլայի, կաղամբի և կաղամբի սածիլների հիպոկոտիլային երկարությունը և ցողունի երկարացումը զգալիորեն նվազել են: Կարելի է տեսնել, որ լույսի ազդեցությունը բույսերի աճի և մորֆոգենեզի վրա կապված է լույսի ինտենսիվության և բույսի տեսակի հետ: DLI-ի աճի հետ մեկտեղ (8.64~28.8 մոլ/մ2/օր), վարունգի սածիլների բույսի տեսակը դարձավ կարճ, ամուր և կոմպակտ, իսկ տերևի տեսակարար քաշը և քլորոֆիլի պարունակությունը աստիճանաբար նվազեցին: Վարունգի սածիլների ցանելուց 6-16 օր անց տերևներն ու արմատները չորացան: Քաշը աստիճանաբար աճեց, և աճի տեմպը աստիճանաբար արագացավ, բայց ցանելուց 16-21 օր անց վարունգի սածիլների տերևների և արմատների աճի տեմպը զգալիորեն նվազեց: DLI-ի բարձրացումը խթանեց վարունգի սածիլների զուտ ֆոտոսինթեզի արագությունը, բայց որոշակի արժեքից հետո զուտ ֆոտոսինթեզի արագությունը սկսեց նվազել: Հետևաբար, համապատասխան DLI-ի ընտրությունը և տարբեր լրացուցիչ լուսավորության ռազմավարությունների կիրառումը սածիլների աճի տարբեր փուլերում կարող են նվազեցնել էներգիայի սպառումը: Վարունգի և լոլիկի սածիլներում լուծվող շաքարի և SOD ֆերմենտի պարունակությունը աճեց DLI ինտենսիվության աճի հետ մեկտեղ: Երբ DLI ինտենսիվությունը 7.47 մոլ/մ2/օրից աճեց մինչև 11.26 մոլ/մ2/օր, վարունգի սածիլներում լուծվող շաքարի և SOD ֆերմենտի պարունակությունը աճեց համապատասխանաբար 81.03%-ով և 55.5%-ով: Նույն DLI պայմաններում, լույսի ինտենսիվության ավելացման և լուսավորության ժամանակի կրճատման հետ մեկտեղ, լոլիկի և վարունգի սածիլների PSII ակտիվությունը կասեցվել է, և ցածր լույսի ինտենսիվությամբ և երկար տևողությամբ լրացուցիչ լույսի ռազմավարության ընտրությունն ավելի նպաստավոր էր վարունգի և լոլիկի սածիլների բարձր սածիլային ինդեքսի և ֆոտոքիմիական արդյունավետության մշակման համար։

Պատվաստված սածիլների արտադրության մեջ, թույլ լուսավորության միջավայրը կարող է հանգեցնել պատվաստված սածիլների որակի նվազմանը և ապաքինման ժամանակի ավելացմանը: Լույսի համապատասխան ինտենսիվությունը կարող է ոչ միայն բարձրացնել պատվաստված ապաքինման տեղամասի կապման ունակությունը և բարելավել ուժեղ սածիլների ցուցանիշը, այլև նվազեցնել էգ ծաղիկների հանգույցների դիրքը և ավելացնել էգ ծաղիկների քանակը: Բույսերի գործարաններում 2.5-7.5 մոլ/մ2/օր DLI-ն բավարար էր լոլիկի պատվաստված սածիլների ապաքինման կարիքները բավարարելու համար: Պատվաստված լոլիկի սածիլների կոմպակտությունը և տերևների հաստությունը զգալիորեն աճել են DLI ինտենսիվության աճին զուգընթաց: Սա ցույց է տալիս, որ պատվաստված սածիլները ապաքինման համար բարձր լույսի ինտենսիվության կարիք չունեն: Հետևաբար, հաշվի առնելով էներգիայի սպառումը և տնկման միջավայրը, լույսի համապատասխան ինտենսիվության ընտրությունը կօգնի բարելավել տնտեսական օգուտները:

3. LED լուսավորության միջավայրի ազդեցությունը բանջարեղենի սածիլների սթրեսակայունության վրա

Բույսերը լուսաընկալիչների միջոցով ստանում են արտաքին լույսի ազդանշաններ, ինչը հանգեցնում է ազդանշանային մոլեկուլների սինթեզին և կուտակմանը բույսում, դրանով իսկ փոխելով բույսի օրգանների աճը և գործառույթը, և, ի վերջո, բարելավելով բույսի սթրեսի նկատմամբ դիմադրողականությունը: Լույսի տարբեր որակը որոշակի խթանող ազդեցություն ունի սածիլների ցրտի և աղի նկատմամբ դիմադրողականության բարելավման վրա: Օրինակ, երբ լոլիկի սածիլները գիշերը 4 ժամ լույսով են լրացվել, առանց լրացուցիչ լույսի մշակման համեմատ, սպիտակ լույսը, կարմիր լույսը, կապույտ լույսը, կարմիր և կապույտ լույսերը կարող են նվազեցնել լոլիկի սածիլների էլեկտրոլիտային թափանցելիությունը և MDA պարունակությունը և բարելավել ցրտի նկատմամբ դիմադրողականությունը: SOD, POD և CAT ակտիվությունները լոլիկի սածիլներում 8:2 կարմիր-կապույտ հարաբերակցությամբ մշակման դեպքում զգալիորեն ավելի բարձր էին, քան այլ մշակումների դեպքում, և դրանք ունեին ավելի բարձր հակաօքսիդանտային ունակություն և ցրտի նկատմամբ դիմադրողականություն:

UV-B ճառագայթահարման ազդեցությունը սոյայի արմատների աճի վրա հիմնականում բույսերի սթրեսի նկատմամբ դիմադրողականության բարելավումն է՝ ավելացնելով արմատային NO-ի և ROS-ի պարունակությունը, ներառյալ հորմոնալ ազդանշանային մոլեկուլները, ինչպիսիք են ABA-ն, SA-ն և JA-ն, և արգելակելով արմատների զարգացումը՝ նվազեցնելով IAA-ի, CTK-ի և GA-ի պարունակությունը: UV-B ճառագայթահարման լուսընկալիչը՝ UVR8-ը, ոչ միայն ներգրավված է ֆոտոմորֆոգենեզի կարգավորման մեջ, այլև կարևոր դեր է խաղում UV-B սթրեսի մեջ: Պոմիդորի սածիլներում UVR8-ը միջնորդում է անտոցիանինների սինթեզը և կուտակումը, իսկ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթահարման ենթարկված վայրի պոմիդորի սածիլները բարելավում են բարձր ինտենսիվության UV-B սթրեսին դիմակայելու իրենց ունակությունը: Այնուամենայնիվ, UV-B ճառագայթահարման հարմարվողականությունը Arabidopsis-ի կողմից առաջացած երաշտի սթրեսին կախված չէ UVR8 ուղուց, ինչը ցույց է տալիս, որ UV-B-ն գործում է որպես բույսերի պաշտպանական մեխանիզմների ազդանշանային խաչաձև արձագանք, այնպես որ մի շարք հորմոններ համատեղ ներգրավված են երաշտի սթրեսին դիմադրելու գործում՝ մեծացնելով ROS-ի կլանման ունակությունը:

Բույսերի հիպոկոտիլի կամ ցողունի երկարացումը, որը պայմանավորված է FR-ով, և բույսերի հարմարվողականությունը ցրտին, կարգավորվում են բույսերի հորմոններով: Հետևաբար, FR-ի կողմից առաջացած «ստվերից խուսափելու էֆեկտը» կապված է բույսերի ցրտին հարմարվողականության հետ: Փորձարկողները գարու սածիլները լրացրել են ծլելուց 18 օր անց 15°C ջերմաստիճանում 10 օր, սառեցնելով մինչև 5°C + FR-ով 7 օր, և պարզել են, որ սպիտակ լույսով մշակման համեմատ, FR-ը բարձրացրել է գարու սածիլների ցրտադիմացկունությունը: Այս գործընթացը ուղեկցվում է գարու սածիլներում ABA և IAA պարունակության աճով: 15°C FR-ով նախապես մշակված գարու սածիլների հետագա տեղափոխումը 5°C ջերմաստիճան և FR-ով լրացումների շարունակական կիրառումը 7 օր հանգեցրել է վերը նշված երկու մշակումների նման արդյունքների, սակայն ABA արձագանքի նվազեցմամբ: Տարբեր R:FR արժեքներ ունեցող բույսերը վերահսկում են ֆիտոհորմոնների (GA, IAA, CTK և ABA) կենսասինթեզը, որոնք նույնպես ներգրավված են բույսերի աղի նկատմամբ դիմադրողականության մեջ: Աղային սթրեսի պայմաններում R:FR ցածր հարաբերակցությամբ լուսային միջավայրը կարող է բարելավել լոլիկի սածիլների հակաօքսիդանտային և ֆոտոսինթետիկ կարողությունը, նվազեցնել սածիլներում ROS-ի և MDA-ի արտադրությունը և բարելավել աղի նկատմամբ դիմադրողականությունը: Աղիության սթրեսը և R:FR ցածր արժեքը (R:FR=0.8) արգելակել են քլորոֆիլի կենսասինթեզը, ինչը կարող է կապված լինել քլորոֆիլի սինթեզի ուղում PBG-ի UroIII-ի փոխակերպման արգելափակման հետ, մինչդեռ ցածր R:FR միջավայրը կարող է արդյունավետորեն մեղմել քլորոֆիլի սինթեզի աղիության սթրեսի հետևանքով առաջացած խանգարումը: Այս արդյունքները ցույց են տալիս ֆիտոքրոմների և աղի նկատմամբ դիմադրողականության միջև նշանակալի կապ:

Լուսավոր միջավայրից բացի, բանջարեղենի սածիլների աճի և որակի վրա ազդում են նաև այլ շրջակա միջավայրի գործոններ: Օրինակ՝ CO2 կոնցենտրացիայի աճը կբարձրացնի լույսի հագեցվածության առավելագույն արժեքը Pn (Pnmax), կնվազեցնի լույսի փոխհատուցման կետը և կբարելավի լույսի օգտագործման արդյունավետությունը: Լույսի ինտենսիվության և CO2 կոնցենտրացիայի աճը նպաստում է ֆոտոսինթետիկ գունանյութերի պարունակության, ջրի օգտագործման արդյունավետության և Կալվինի ցիկլին առնչվող ֆերմենտների ակտիվության բարելավմանը, և վերջապես՝ լոլիկի սածիլների ֆոտոսինթեզի և կենսազանգվածի կուտակման ավելի բարձր արդյունավետության հասնելուն: Լոլիկի և պղպեղի սածիլների չոր քաշը և խտությունը դրականորեն կապված էին DLI-ի հետ, և ջերմաստիճանի փոփոխությունը նույնպես ազդել է նույն DLI մշակման դեպքում աճի վրա: 23~25℃ միջավայրն ավելի հարմար էր լոլիկի սածիլների աճի համար: Ջերմաստիճանի և լուսավորության պայմաններին համապատասխան՝ հետազոտողները մշակել են մեթոդ՝ պղպեղի հարաբերական աճի տեմպը կանխատեսելու համար՝ հիմնվելով բեյթ բաշխման մոդելի վրա, որը կարող է գիտական ​​ուղեցույց լինել պղպեղի պատվաստված սածիլների արտադրության շրջակա միջավայրի կարգավորման համար:

Հետևաբար, արտադրության մեջ լույսի կարգավորման սխեմա մշակելիս պետք է հաշվի առնել ոչ միայն լույսի միջավայրի գործոնները և բույսի տեսակները, այլև մշակման և կառավարման գործոնները, ինչպիսիք են սածիլների սնունդը և ջրի կառավարումը, գազային միջավայրը, ջերմաստիճանը և սածիլների աճի փուլը։

4. Խնդիրներ և հեռանկարներ

Նախ, բանջարեղենի սածիլների լույսի կարգավորումը բարդ գործընթաց է, և տարբեր լուսավորության պայմանների ազդեցությունը գործարանային միջավայրում բանջարեղենի տարբեր տեսակի սածիլների վրա պետք է մանրամասն վերլուծվի: Սա նշանակում է, որ բարձր արդյունավետության և բարձրորակ սածիլների արտադրության նպատակին հասնելու համար անհրաժեշտ է շարունակական ուսումնասիրություններ՝ հասուն տեխնիկական համակարգ ստեղծելու համար:

Երկրորդ, չնայած LED լույսի աղբյուրի էներգիայի օգտագործման մակարդակը համեմատաբար բարձր է, բույսերի լուսավորության համար էներգիայի սպառումը արհեստական ​​լույսի միջոցով սածիլների մշակման հիմնական էներգիայի սպառումն է: Բույսերի գործարանների հսկայական էներգիայի սպառումը դեռևս խոչընդոտ է հանդիսանում բույսերի գործարանների զարգացմանը:

Վերջապես, գյուղատնտեսության մեջ բույսերի լուսավորության լայն կիրառման հետ մեկտեղ, LED բույսերի լուսավորության արժեքը, կանխատեսվում է, որ ապագայում զգալիորեն կնվազի։ Ընդհակառակը, աշխատուժի ծախսերի աճը, հատկապես հետհամաճարակային դարաշրջանում, աշխատուժի պակասը, անխուսափելիորեն, կնպաստի արտադրության մեխանիզացիայի և ավտոմատացման գործընթացին։ Ապագայում արհեստական ​​բանականության վրա հիմնված կառավարման մոդելները և ինտելեկտուալ արտադրական սարքավորումները կդառնան բանջարեղենի սածիլների արտադրության հիմնական տեխնոլոգիաներից մեկը և կշարունակեն խթանել բույսերի գործարանների սածիլների տեխնոլոգիայի զարգացումը։

Հեղինակներ՝ Jiehui Tan, Houcheng Liu
Հոդվածի աղբյուրը՝ Գյուղատնտեսական ճարտարագիտության տեխնոլոգիաների Wechat հաշիվ (ջերմոցային այգեգործություն)