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LED光源在植物照明中的应用及对植物六大影响分析

2015-07-07 11:57
天堂的苦涩
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  此外,叶黄素和β-胡萝卜素是生菜中2种主要的类胡萝卜素(Hart and Scott,1995)。叶黄素可以防止因年龄引起的黄褐斑变性等问题(Goto, 2012)。Li等(2011)在不同光质条件下测试了4个菠菜品种,结果–2 –1运用蓝色LED灯可以显著提高菠菜干重及其鲜重中β-胡萝卜素和叶黄素的浓度。将豌豆(Pisumsativum)苗进行类似的培养后,发现在红色LED下培养的豌豆苗,其内部的β-胡萝卜素成分比在其它光质下培养的都高(Wu et al., 2007)。甘蓝(Brassica oleracea)中的叶黄素在波长为640 nm时达到最大, β-胡萝卜素在440 nm时浓度达到最大(Lefsrud et al., 2008)。

  3、叶绿素

  叶绿素能够捕捉光并能将其能量重新导向, 这一点对于光合生物是必不可少的 (Stenbaek and Jensen,2010),并且叶绿素合成一般只能通过依赖光的途径进行(季宏伟等,2001)。Kobayashi等(2013)研究了不同光源对水培生菜(Lactuca sativa)中叶绿素合成的影响。他们将这些生菜放在 3种不同的光质 (蓝光LED、红光LED和荧光灯)中培养, 结果发现生菜叶中叶绿素含量在蓝光和荧光灯照射下高于红光。Gal-diano等(2012)在培养基中放入不同浓度的活性炭并在2种不同光谱下培育卡特兰苗, 结果表明,叶绿素的总含量、叶绿素a和类胡萝卜素的浓度在白光处理下更高, 而红光可以极大地促进叶绿素b的合成。若用3种不同比重的蓝色LED来研究光对生长中的萝卜(Raphanus sativus) 、 大 豆 (Glycine max) 和小 麦(Triticum aestivum)的生物效应就会发现, 随着蓝光比重的增加, 每单位面积的叶绿素浓度也会随之增加(Cope and Bugbee, 2013)。

  4、花青素

  花青素苷是决定被子植物花、果实和种皮等颜色的重要色素之一(胡可等, 2010)。在具有抗氧化作用的物质中,总抗氧化能力越高,越有利于降低癌症的威胁(Pyo et al., 2004)。类黄酮和花青素是一组黄酮化合物,具有很好的抗氧化作用(Duan et al.,2007)。Ebi-sawa等(2008)和Kojima等(2010)均通过实验发现蓝光 可 以 诱 导 类 黄 酮 和花 青 素 的 积 累 。 Giliberto等(2005)也证实了蓝光可以增加番茄(Solanum lycoper-sicum)中花青素的浓度。在蔓越莓中,红光对其体内花青素的积累更为有效(Zhou and Singh, 2002)。相反,降低红光和远红光的比率,或者提高远红光对红光的比率,很多种类的植物均会降低其内部花青素的积累(Yanovsky et al., 1998; Ramalho et al., 2002;Alokam etal., 2002)。Goto等(2012)使用红色和蓝色LED光研究了二者在相同光合有效量子辐射下,对红叶生菜花青素的积累作用。实验结果表明,花青素的浓度随着蓝光比重的增加而增加,说明蓝光照射能够有效促进红叶生菜功能性化学物质的合成。此外,草莓(Fragariaananassa)中的花青素浓度在蓝光处理下也会显著增加,但红光对其影响相对较小(Kurata et al.,2000)。

  紫背天葵(Gynura bicolor)富含铁、锰、维生素A和类黄酮,具有很高的营养价值。研究表明,紫背天葵相比其它蔬菜具有更高的抗氧化性(Maeda, 2006),因此常被用于食疗和抗人类HL60白血病细胞并诱导其活性凋亡(Hayashi et al., 2002)。Ren等(2014)将紫背天葵放于不同浓度的二氧化碳和LED光质条件下,以研究其抗氧化剂在二氧化碳和光合成代谢反应中的变化。实验结果表明,在常态及更高浓度(约3倍于常态)的二氧化碳下,增强蓝光有利于花青素和总黄酮量的积累,同时提取物的总抗氧化能力也会随之增加。与维生素C和维生素E相比,绿原酸具有更高的抗氧化能力(Rice-Evanset al., 1997)。实验表明蓝光同样可以增加绿原酸的浓度(Awada et al., 2001)。Goto等(2012)的实验也表明将紫外线A增加到3.0 W,紫外线B增加到1.5 W后,黄麻属叶子中的绿原酸浓度也将会增加;而且,绿原酸浓度随着紫外线B增加的量比紫外线A多。

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