太陽光(guāng)譜可(kě)以粗分(fēn)爲紫外輻射(ultraviolet，UV<400nm，包括UV-A320~400nm；UV-B280~320 nm；UV-C<280nm，100~280nm)、可(kě)見(jiàn)光(guāng)或光(guāng)合有效輻射(photosyntheticallyactiveradiation，PAR，400~700nm，其中藍光(guāng)400~500nm；綠光(guāng)500~600nm；紅(hóng)光(guāng)600~700nm)和紅(hóng)外輻射(700~800nm)三大(dà)部分(fēn)。由于平流層(同溫層)内臭氧的吸收，UV-C和大(dà)部分(fēn)UV-B到達不了地球表面。到達地面的UV-B輻射強度因地理(lǐ)的(海拔高度和緯度)、時間的(日(rì)時間、季節變化)、氣象的(雲層有無、厚薄等)和其他(tā)環境因素如(rú)大(dà)氣污染的不同而發生(shēng)變化。

　　

植物能夠察覺生(shēng)長環境中光(guāng)質、光(guāng)強、光(guāng)照(zhào)時間長短(duǎn)和方向的微妙變化，啓動在這個環境中生(shēng)存所必需的生(shēng)理(lǐ)的和形态結構的變化。藍光(guāng)、紅(hóng)光(guāng)和遠(yuǎn)紅(hóng)光(guāng)在控制植物光(guāng)形态建成中發揮關鍵作(zuò)用。光(guāng)敏素(phytochrome，Phy)、隐花素(cryptochrome，Cry)和向光(guāng)素(向光(guāng)蛋白(bái)，phototropin，Phot)這些光(guāng)受體(tǐ)接受光(guāng)信号，并通過信号轉導引發植物的生(shēng)長發育變化。

　　

這裡(lǐ)所說(shuō)的單色光(guāng)，是指一個特定波段範圍内的光(guāng)。不同實驗所用同一種單色光(guāng)的波段範圍并不完全一緻，而且往往與波長相(xiàng)近的其他(tā)單色光(guāng)有不同程度的波段重疊，特别是在單色性好的LED光(guāng)源出現以前更是如(rú)此。這樣，自(zì)然會産生(shēng)不同甚至相(xiàng)互矛盾的結果。

紅(hóng)光(guāng)

　　

紅(hóng)光(guāng)(R)抑制節間伸長，促進橫向分(fēn)枝和分(fēn)蘖，延遲花分(fēn)化，增加花色素苷、葉綠素和類胡蘿蔔素。紅(hóng)光(guāng)可(kě)以引起拟南(nán)芥根系的正向光(guāng)性運動。紅(hóng)光(guāng)在植物對生(shēng)物和非生(shēng)物脅迫的抗性上具有積極作(zuò)用。

　　

遠(yuǎn)紅(hóng)光(guāng)(FR)在許多情況下可(kě)以抵消紅(hóng)光(guāng)效應。低R/FR比值導緻菜豆光(guāng)合能力降低。在生(shēng)長室内以白(bái)色熒光(guāng)燈爲主要光(guāng)源、用LEDs補充遠(yuǎn)紅(hóng)輻射(發射峰734nm)使花色素苷、類胡蘿蔔素和葉綠素含量降低，而使植株鮮重、幹重、莖長、葉長和葉寬增加。補加FR對生(shēng)長的促進作(zuò)用可(kě)能是由于葉面積增加而導緻的對光(guāng)吸收的增加。低R/FR條件(jiàn)下生(shēng)長的拟南(nán)芥比高R/FR下生(shēng)長的植物葉片大(dà)而厚、生(shēng)物質數量大(dà)，冷(lěng)适應能力強。不同比例的R/FR還(hái)可(kě)以改變植物的抗鹽性。

藍光(guāng)

　　

一般來(lái)說(shuō)，增加白(bái)光(guāng)中的藍光(guāng)份額可(kě)以縮短(duǎn)節間、縮小葉面積、降低相(xiàng)對生(shēng)長速率和提高氮/碳(N/C)比率。

　　

高等植物葉綠素合成和葉綠體(tǐ)形成以及具有高葉綠素a/b比與低類胡蘿蔔素水平的陽生(shēng)葉綠體(tǐ)都(dōu)需要藍光(guāng)。在紅(hóng)光(guāng)下傘藻細胞的光(guāng)合速率逐漸降低，轉到藍光(guāng)下或在連續紅(hóng)光(guāng)下增加一些藍光(guāng)後光(guāng)合速率迅速恢複。當暗生(shēng)長的煙草細胞被轉移到連續藍光(guāng)下3d後，二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(rubulose-1，5-bisphosphate

　　

carboxylase/oxygenase，Rubisco)總量和葉綠素含量急劇(jù)增加。與此相(xiàng)一緻，單位培養液體(tǐ)積内細胞幹重也急劇(jù)增加，而在連續紅(hóng)光(guāng)下則極緩慢(màn)地微有增加。

　　

顯然，對于植物的光(guāng)合作(zuò)用及生(shēng)長發育而言，僅僅有紅(hóng)光(guāng)是不夠的。在單一紅(hóng)光(guāng)LEDs光(guāng)源下小麥可(kě)以完成生(shēng)命周期，但(dàn)是要想獲得(de)高大(dà)植株和大(dà)量種子，必須補充适量的藍光(guāng)(表1)。在單一紅(hóng)光(guāng)下生(shēng)長的莴苣、菠菜和蘿蔔産量低于紅(hóng)藍組合光(guāng)下生(shēng)長的植株，而含适量藍光(guāng)的紅(hóng)藍組合光(guāng)下生(shēng)長的植株産量比得(de)上冷(lěng)白(bái)熒光(guāng)燈下生(shēng)長的植株。與此相(xiàng)類似，在單一紅(hóng)光(guāng)下拟南(nán)芥可(kě)以産生(shēng)種子，但(dàn)是與冷(lěng)白(bái)熒光(guāng)燈下生(shēng)長的植株相(xiàng)比，随着藍光(guāng)比例的減少(10%~1%)，紅(hóng)藍組合光(guāng)下生(shēng)長的植株抽苔、開花與結果都(dōu)延遲。但(dàn)是，在含10%藍光(guāng)的紅(hóng)藍組合光(guāng)下生(shēng)長的植株種子産量僅爲冷(lěng)白(bái)熒光(guāng)燈下生(shēng)長的植株的一半。過量的藍光(guāng)抑制植物生(shēng)長，節間變短(duǎn)、分(fēn)枝減少、葉面積變小和總幹重降低。植物對藍光(guāng)的需要存在明顯的物種差異。

　　

需要指出，雖然一些用不同類型光(guāng)源所作(zuò)的研究表明植物形态與生(shēng)長發育差别與光(guāng)譜中藍光(guāng)比例不同有關，可(kě)是由于所用不同類型燈發射的非藍色光(guāng)的組成也不同，其結論還(hái)是成問(wèn)題的。例如(rú)，雖然在同樣光(guāng)強日(rì)光(guāng)燈下生(shēng)長的大(dà)豆和高粱植株幹重和以單位葉面積計(jì)的淨光(guāng)合速率明顯高于低壓鈉燈下生(shēng)長的植株，但(dàn)是這些結果不能完全歸因于低壓鈉燈下藍光(guāng)的缺乏，恐怕也與低壓鈉燈下黃(huáng)、綠光(guāng)過多而橙紅(hóng)光(guāng)過少有關。

　　

綠光(guāng)

　　

在白(bái)光(guāng)(含紅(hóng)、藍和綠光(guāng))下生(shēng)長的番茄幼苗幹重明顯低于紅(hóng)、藍光(guāng)下生(shēng)長的幼苗。在組織培養中生(shēng)長抑制的光(guāng)譜檢測結果表明，最有害的光(guāng)質是綠光(guāng)，峰值在550nm。在除掉綠光(guāng)的光(guāng)下生(shēng)長的萬壽菊株高、鮮、幹重比全譜光(guāng)下生(shēng)長的植株增加30%~50%。全譜光(guāng)補綠光(guāng)導緻植株矮小和幹、鮮重減少。去(qù)除綠光(guāng)加強萬壽菊開花，而補加綠光(guāng)則抑制石竹和莴苣開花。

　　

然而，也有綠光(guāng)促進生(shēng)長的研究報告。Kim等(2006)總結紅(hóng)藍組合光(guāng)(LEDs)補充綠光(guāng)的實驗結果得(de)出結論：在綠光(guāng)超過50%時抑制植物生(shēng)長，而在綠光(guāng)比例低于24%時則加強植物生(shēng)長。雖然在LED提供的紅(hóng)藍組合光(guāng)背景上通過綠色熒光(guāng)燈補加綠光(guāng)導緻莴苣地上部幹重增加，但(dàn)是補加綠光(guāng)加強生(shēng)長、比冷(lěng)白(bái)光(guāng)下生(shēng)産更多生(shēng)物質的結論是成問(wèn)題的：(1)他(tā)們觀測的生(shēng)物質幹重僅僅是地上部的幹重，如(rú)果包括地下根系的幹重， 結果可(kě)能會不一樣；(2)紅(hóng)、藍和綠三色燈下生(shēng)長的莴苣地上部的幹重大(dà)于冷(lěng)白(bái)熒光(guāng)燈下生(shēng)長的植株很可(kě)能是這三色燈含的綠光(guāng)(24%)遠(yuǎn)少于冷(lěng)白(bái)熒光(guāng)燈(51%)的結果，即冷(lěng)白(bái)熒光(guāng)燈的綠光(guāng)抑制作(zuò)用大(dà)于三色燈的結果；(3)紅(hóng)藍組合光(guāng)下生(shēng)長的植株光(guāng)合速率明顯高于綠光(guāng)下生(shēng)長的植株的結果支持前面的推測。

　　

綠光(guāng)效應通常與紅(hóng)、藍光(guāng)效應相(xiàng)對立。綠光(guāng)可(kě)以逆轉藍光(guāng)促進的氣孔開放(fàng)。然而，用綠色激光(guāng)器處理(lǐ)種子卻可(kě)以使蘿蔔和胡蘿蔔長至對照(zhào)的2倍大(dà)。一個暗淡的綠光(guāng)脈沖可(kě)以使黑(hēi)暗中生(shēng)長的幼苗加速伸長，即促進莖伸長。用來(lái)自(zì)LED光(guāng)源的單個綠光(guāng)(525nm±16 nm)脈沖(11.1 μmol·m-2·s-1，9s)處理(lǐ)拟南(nán)芥白(bái)化苗，導緻質體(tǐ)轉錄物的減少和莖生(shēng)長速率的增高。

(2007)根據過去(qù)50多年(nián)植物光(guāng)生(shēng)物學研究資料，討(tǎo)論了綠光(guāng)在植物發育、開花、氣孔開放(fàng)、莖生(shēng)長、葉綠體(tǐ)基因表達和植物成長狀況調節上的作(zuò)用，認爲綠光(guāng)感知系統與紅(hóng)、藍光(guāng)傳感器和諧地調節植物的生(shēng)長發育。需要注意，在這篇評論中，綠光(guāng)(500~600nm)被擴展爲包括光(guāng)譜的黃(huáng)色部分(fēn)(580~600nm)。

　　

黃(huáng)光(guāng)

　　

黃(huáng)光(guāng)(580~600nm)抑制莴苣生(shēng)長。用葉綠素含量和幹重分(fēn)别對不同比例紅(hóng)、遠(yuǎn)紅(hóng)、藍、紫外和黃(huáng)光(guāng)作(zuò)圖結果表明，隻有黃(huáng)光(guāng)(580~600nm)可(kě)以解釋高壓鈉燈和金屬鹵燈兩種燈生(shēng)長效應的差異，即黃(huáng)光(guāng)抑制生(shēng)長。并且，黃(huáng)光(guāng)(峰值在595nm)對黃(huáng)瓜的生(shēng)長抑制強于綠光(guāng)(峰值在520nm)。

　　

一些關于黃(huáng)/綠光(guāng)效應相(xiàng)互矛盾的結論，可(kě)能是由于那些研究中所用光(guāng)波長範圍不一緻。并且，由于一些研究者把500~600nm的光(guāng)都(dōu)歸類爲綠光(guāng)，所以關于黃(huáng)光(guāng)(580~600nm)對植物生(shēng)長發育影(yǐng)響的文獻很少。

　　

紫外輻射

　　

紫外輻射減少植物葉面積、抑制下胚軸伸長、降低光(guāng)合作(zuò)用和生(shēng)産力，使植物易受病原體(tǐ)攻擊，但(dàn)是可(kě)以誘導類黃(huáng)酮合成及防禦機(jī)制。UV-B可(kě)以降低抗壞血酸和β-胡蘿蔔素的含量，但(dàn)可(kě)以有效地促進花色素苷合成。UV-B輻射導緻矮小的植物表型、小而厚的葉片、短(duǎn)葉柄、增加腋生(shēng)的分(fēn)枝以及根/冠比的變化。

　　

對溫室内生(shēng)長的來(lái)自(zì)中國(guó)、印度、菲律賓、尼伯爾、泰國(guó)、越南(nán)和斯裡(lǐ)蘭卡7個不同地區16個水稻栽培種的考察結果表明，補加UV-B導緻總生(shēng)物質數量增加的有4個栽培種(其中達到顯著水平的僅1個，來(lái)自(zì)斯裡(lǐ)蘭卡)，少的有12個栽培種(其中達到顯著水平的6個)；那些對UV-B敏感的栽培種葉面積和分(fēn)蘖數都(dōu)明顯減少；葉綠素含量增加的有6個栽培種(其中達到顯著水平的2個)；葉片光(guāng)合速率明顯降低的有5個栽培種，而明顯提高的有1個栽培種(它的總生(shēng)物質數量也明顯增加)。

　　

UV-B/PAR的比例是植物對UV-B響應的一個重要的決定因素。例如(rú)，UV-B和PAR共同影(yǐng)響薄荷的形态和油産量，高質量油的生(shēng)産需要高水平的未經過濾的自(zì)然光(guāng)。

　　

需要指出，UV-B影(yǐng)響的實驗室研究，雖然在鑒定轉錄因子和另一些分(fēn)子的、生(shēng)理(lǐ)的因素上是有作(zuò)用的，但(dàn)是由于使用較高的UV-B水平、沒有UV-A相(xiàng)伴随和往往很低的背景PAR，所得(de)結果通常不能機(jī)械地外推到自(zì)然環境中去(qù)。田間研究通常利用UV燈提高或用濾器降低UV-B水平。

 

轉載自(zì)：CNLED網