Lys forsyner planter med den energi, der er nødvendig for fotosyntese, hvilket gør det muligt for dem at producere organisk materiale ogomdanner energi under vækst og udviklingLys forsyner planter med den nødvendige energi og er grundlaget for celledeling og -differentiering, klorofylsyntese, vævsvækst og spalteåbningsbevægelse. Lysintensitet, fotoperiode og lyskvalitet spiller en vigtig rolle i disse processer. Sukkermetabolisme i planter involverer mange reguleringsmekanismer. Lys, som en af de reguleringsfaktorer, påvirker sammensætningen af cellevæggen, stivelsesgranuler, sukrosesyntese og dannelsen af karbundter. Tilsvarende påvirkes sukkertyper og gener også i forbindelse med lysreguleret sukkermetabolisme. Vi undersøgte de eksisterende databaser og fandt få relevante oversigter. Derfor opsummerer denne artikel lysets virkninger på planters vækst og udvikling samt sukkermetabolisme og diskuterer mekanismerne for lysets virkninger på planter mere detaljeret, hvilket giver ny indsigt i de reguleringsmekanismer for plantevækst under forskellige lysforhold.
Lys leverer energi til planters fotosyntese og fungerer som et miljøsignal, der regulerer flere aspekter af plantefysiologi. Planter kan registrere ændringer i eksterne lysforhold gennem forskellige fotoreceptorer såsom fytokromer og fototropiner og etablere passende signalveje til at regulere deres vækst og udvikling. Under svage lysforhold falder det samlede indhold af tørstof i planter, ligesom fotosyntesehastigheden, transpirationshastigheden, stomatal konduktans og stængeldiameter. Derudover er lysintensitet en kritisk variabel, der regulerer processer såsom plantespiring, bladproliferation og -udvidelse, stomatal udvikling, fotosyntese og celledeling. Lyskvaliteten, der transmitteres gennem fotoreceptorer, regulerer hele planters livscyklus, hvor forskellig lyskvalitet har forskellige effekter på plantemorfologi, fotosyntese, vækst og organudvikling. Planter kan regulere deres vækst og udvikling som reaktion på fotoperioden, hvilket fremmer processer som frøspiring, blomstring og frugtmodning. Det er også involveret i planters reaktioner på ugunstige faktorer og tilpasser sig forskellige sæsonbestemte ændringer (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Sukker, et fundamentalt stof for planters vækst og udvikling, gennemgår en kompleks transport- og akkumuleringsproces, der påvirkes og reguleres af flere faktorer. Sukkermetabolisme i planter dækker syntese, katabolisme, udnyttelse og omdannelse af sukkerarter i planter, herunder sukrosetransport, signaltransduktion og syntese af stivelse og cellulose (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Sukkermetabolisme udnytter og regulerer sukkerarter effektivt, deltager i planters tilpasning til miljøændringer og giver energi til planters vækst og udvikling. Lys påvirker sukkermetabolismen i planter gennem fotosyntese, sukkersignalering og fotoperioderegulering, hvor ændringer i lysforhold forårsager ændringer i plantemetabolitter (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Denne gennemgang fokuserer på lysets virkninger på planters fotosyntetiske ydeevne, vækst og udvikling samt sukkermetabolisme. Artiklen diskuterer også fremskridtene inden for forskning i lysets virkninger på planters fysiologiske egenskaber med det formål at give et teoretisk grundlag for at bruge lys til at regulere plantevækst og forbedre udbytte og kvalitet. Forholdet mellem lys og plantevækst er fortsat uklart og antyder potentielle forskningsretninger.
Lys har mange egenskaber, men dets intensitet og kvalitet har den største indflydelse på planter. Lysintensitet bruges almindeligvis til at måle lysstyrken af en lyskilde eller styrken af en stråle. Baseret på bølgelængde kan lys opdeles i ultraviolet, synligt og infrarødt. Synligt lys er yderligere opdelt i rødt, orange, gult, grønt, blåt, indigo og violet. Planter absorberer primært rødt og blåt lys som den primære energi til fotosyntese (Liang et al., 2021).
Anvendelsen af forskellig lyskvalitet i marken, styringen af fotoperioden og virkningerne af ændringer i lysintensitet på planter er imidlertid komplekse problemer, der skal løses. Derfor mener vi, at rationel udnyttelse af lysforhold effektivt kan fremme udviklingen af plantemodelleringsøkologi og kaskadeanvendelsen af materialer og energi og derved forbedre planternes væksteffektivitet og miljømæssige fordele. Ved hjælp af økologisk optimeringsteori er planters fotosynteses tilpasningsevne til mellemlangt og langsigtet lys indarbejdet i jordsystemmodellen for at reducere usikkerheden ved fotosyntesemodellering og forbedre modellens nøjagtighed (Luo og Keenan, 2020). Planter har en tendens til at tilpasse sig mellemlangt og langsigtet lys, og deres fotosyntetiske kapacitet og lysenergiforbrugseffektivitet på mellemlangt og lang sigt kan forbedres, hvorved økologisk modellering af markdyrkning mere effektivt opnås. Derudover justeres lysintensiteten, når man anvender markplantning, i henhold til plantearten og vækstkarakteristika for at fremme sund plantevækst. Samtidig er det muligt at accelerere eller bremse planters blomstring og frugtsætning ved at justere forholdet mellem lyskvalitet og simulere den naturlige lyscyklus og derved opnå en mere præcis økologisk regulering af feltmodellering.
Lysreguleret sukkermetabolisme i planter bidrager til forbedring af planters vækst og udvikling, tilpasning og modstandsdygtighed over for miljømæssige stressfaktorer. Sukkerarter, som signalmolekyler, regulerer planters vækst og udvikling ved at interagere med andre signalmolekyler (f.eks. fytohormoner) og derved påvirke planters fysiologiske processer (Mukarram et al., 2023). Vi mener, at undersøgelse af de reguleringsmekanismer, der forbinder lysmiljøet med plantevækst og sukkermetabolisme, vil være en effektiv økonomisk strategi til at styre avls- og produktionspraksis. Med udviklingen af teknologi kan fremtidig forskning i valg af lyskilder, såsom kunstig belysningsteknologi og brugen af LED'er, udføres for at forbedre belysningseffektiviteten og planteudbyttet, hvilket giver flere reguleringsværktøjer til forskning i plantevækst og -udvikling (Ngcobo og Bertling, 2024). Røde og blå lysbølgelængder er dog de mest anvendte i den nuværende forskning i virkningerne af lyskvalitet på planter. Ved at undersøge virkningerne af mere forskellige lyskvaliteter som orange, gul og grøn på planters vækst og udvikling kan vi således udvikle virkningsmekanismerne for flere lyskilder på planter og derved mere effektivt bruge forskellige lyskvaliteter i praktiske anvendelser. Dette kræver yderligere undersøgelse og forbedring. Mange processer i plantevækst og -udvikling reguleres af fytokromer og fytohormoner. Derfor vil indflydelsen af interaktionen mellem spektral energi og endogene stoffer på plantevækst være en central retning for fremtidig forskning. Desuden vil en dybdegående undersøgelse af de molekylære mekanismer, hvorved forskellige lysforhold påvirker plantevækst og -udvikling, sukkermetabolisme samt de synergistiske effekter af flere miljøfaktorer på planter, bidrage til den videre udvikling og udnyttelse af forskellige planters potentiale, hvilket vil muliggøre deres anvendelse inden for områder som landbrug og biomedicin.
Opslagstidspunkt: 11. september 2025