遮荫植物比预期捕获更多的光

2025-05-08 21:07来源:本站

  荫凉处的植物比以前认为的利用更多的光进行光合作用。乌得勒支大学和瓦赫宁根大学研究中心(WUR)的一组研究人员在科学杂志《植物细胞与环境》最近的一篇文章中描述了这一过程。他们的结论不仅推动了对阴凉条件下光合作用功能的研究,而且可能对温室园艺有益。“当你更好地了解不同颜色的光如何影响光合作用和植物生长时,你就可以帮助种植者开发出用有色光补充自然光的智能方法。”

  乌得勒支大学的环境科学家Hugo de Boer是这项研究的发起人,他解释说:“这种影响发生在被其他植物遮蔽的植物身上。”这是因为植物只捕捉部分阳光进行光合作用;这是植物将阳光和二氧化碳转化为葡萄糖的过程。一些光也会穿过它们的叶子,主要是以绿光的形式。当你抬头望向树林的树冠时,你自己就能看到这一点:树叶在你头顶上看起来有点像绿色的过滤器。在红色光谱可见部分以外的光,在700到750纳米的频率范围内,也会产生同样的效果。我们称这种颜色为“远红”。“因此,生长在其他植物阴影下的植物比生长在充足阳光下的植物接收到更大比例的绿光和远红光。我们的研究表明,植物有一种特殊的方式,利用光谱中的远红色部分进行光合作用。”

  “到目前为止,研究人员很少考虑到植物利用远红光进行光合作用的可能性,”WUR博士候选人Tinko Jans说。这是因为之前的单色光实验表明,植物主要利用可见光波长(400到700纳米)进行光合作用,而波长较短或较长的光对这一过程贡献不大。“但是当你把远红光和少量可见光结合在一起时,它确实对光合作用有很大的贡献。所以我们开发了一种新的方法来测量和模拟额外的远红光是如何促进光合作用的。”

  Changes in the light spectrum affect photosynthesis.

  光谱的变化影响光合作用。

  科学家和园艺学家早就知道,植物可以利用光谱中的远红色部分,从它们投下的阴影中识别附近的植物。简斯:“许多植物对远红光相对增加的反应是直接向上生长,以赢得光的竞争。这种躲避阴影的反应也有助于园艺师,因为它允许他们种植更多的植物。LED技术的最新发展为植物的阴影反应和远红光在园艺中的应用研究提供了重大刺激。”

  “在早期的实验中,我们也研究了躲避阴影的反应,”De Boer补充道。“除了表现出形态变化外,当我们试图通过安装LED灯来补充远红光来欺骗它们时,我们的遮荫植物开始生长得更快。令我们惊讶的是,我们的植物完全能够利用额外的远红光进行光合作用。”

  Leaf of an experimental bean plant in the leaf chamber for photosynthesis measurements.

  在叶片室中进行光合作用测量的实验性豆类植物叶片。

  研究人员使用不同颜色和强度的光进行了大量的光合作用测量。De Boer:“但事实证明,量化颜色对光合作用的影响要困难得多,因为现有的数学模型和测量方法都是基于植物只利用可见光谱的假设。因此,我们采用了一种常用的光合作用模型,通过综合测量光合作用和到达树叶的全光谱,来量化颜色效应。”

  Experimental setup to measure the spectral effects of shaded light on photosynthesis.

  测量遮光对光合作用的光谱效应的实验装置。

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