光源對植物的影響

   植物培養(yǎng)，光源是*的一部分，現(xiàn)在由小喆帶大家了解下光照培養(yǎng)箱的光源對植物的影響。

   光作為環(huán)境信號作用于植物，是影響植物生長發(fā)育的眾多外界環(huán)境（光、溫度、重力、水、礦物質(zhì)等）中最為重要的條件。其重要性不僅表現(xiàn)在光合作用對植物體的建成的作用上，光還是植物整個生長和發(fā)育過程中的重要調(diào)節(jié)因子。我在這里主要討論的是光對植物生長發(fā)育的影響，即光作為調(diào)節(jié)因子的影響；但實際上光合作用是貫穿植物體后期生長發(fā)育的整個過程的，是生長發(fā)育的基礎(chǔ)，通過在植物體幼苗分化、營養(yǎng)生長中起作用而影響植物生長發(fā)育。

   植物“生長發(fā)育”實際上是指植物的生長、分化和發(fā)育。其中生長是指體積、重量、數(shù)目等方面的增加，分化是指細(xì)胞在結(jié)構(gòu)、功能和生理生化性質(zhì)方面的變化，而發(fā)育則是生長和分化的總和。植物生長分化的基本單位是細(xì)胞，細(xì)胞的分裂、生長和分化是植物體生長和發(fā)育的基礎(chǔ)。我先從細(xì)胞水平大概闡述一下光照對細(xì)胞分裂生長、分化的影響，再從植物體形態(tài)建成過程中逐一論述光的作用，然后是光照對植物營養(yǎng)生長的作用。

   光照對細(xì)胞生長分化的影響

   1、所有細(xì)胞都能進(jìn)行分裂、生長和分化。細(xì)胞分裂增加細(xì)胞數(shù)目，細(xì)胞伸長增加細(xì)胞體積。從表面上看似乎與光照沒有什么直接聯(lián)系。但其實當(dāng)幼苗長成到能進(jìn)行一定光合作用的時候，光合作用便為細(xì)胞分裂與伸長提供所需的物質(zhì)和能量。分裂中的細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)濃厚，合成代謝旺盛，可以將無機鹽和有機物同化為細(xì)胞質(zhì)，為細(xì)胞分裂提供物質(zhì)基礎(chǔ)；當(dāng)細(xì)胞體積伸長時，細(xì)胞生長需要的能量主要是來自于呼吸作用，但光合作用也作了一定的能量供應(yīng)源，光合作用與細(xì)胞生長并不是*沒有聯(lián)系的。

   2、光對植物細(xì)胞分化的影響可能要更大一些。這表現(xiàn)在光誘導(dǎo)、改變細(xì)胞極性等方面。細(xì)胞極性是細(xì)胞不均等分裂的基礎(chǔ)，而不均等分裂或分化分裂（即細(xì)胞分裂產(chǎn)生的兩個子細(xì)胞在形態(tài)、生理生化上具有不同的性質(zhì)）又是植物組織極性結(jié)構(gòu)分化產(chǎn)生的基礎(chǔ)。有實驗說明，墨角藻的大小孢子結(jié)合生成的合子在最初無細(xì)胞壁，是一個*無極性的球形細(xì)胞，但是在由上而下的單向光線照射下，合子形成后的幾個小時之內(nèi)便形成了以細(xì)胞內(nèi)單向鈣離子流為特征的極性，此時改變光線照射方向可以改變細(xì)胞極性的方向。不過在細(xì)胞壁形成之后，細(xì)胞的極性便固定住了。這說明在細(xì)胞未*定極性之前，光照對細(xì)胞極性是有影響的，影響其分裂方向和分化方向。

   光照在植物生長發(fā)育各個階段的作用

   1、種子的成熟過程。種子的形成和成熟過程實質(zhì)上是指胚由小變大，營養(yǎng)物質(zhì)在種子中變化和積累的過程。主要是把葡萄糖、蔗糖和氨基酸等小分子物質(zhì)合成為淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪等高分子有機物質(zhì)，并積累在子葉和胚乳中。這些物質(zhì)由光合作用產(chǎn)生，因此光照強度直接影響種子內(nèi)有機物質(zhì)的積累。如小麥籽粒2/3的干物質(zhì)來源于抽穗后葉片及穗子本身的光合產(chǎn)物，此時光照強，葉片同化物多，輸入到籽粒的多，產(chǎn)量就高。在小麥灌漿期一遇到連著好幾天陰天，籽粒重量明顯地減小而導(dǎo)致減產(chǎn)。此外，光照也影響籽粒的蛋白質(zhì)含量和含油率。

   2、種子萌發(fā)過程。種子萌發(fā)必須有適當(dāng)?shù)耐饨鐥l件，即足夠的水分、充足的氧氣和適當(dāng)?shù)臏囟?。這三者是同等重要、缺一不可的。光對一般的植物種子萌發(fā)沒有什么其他特別的影響，但有些植物的種子的萌發(fā)是需要光的，這些種子叫做需光種子，如萵苣、煙草等的種子。還有一些萌發(fā)時不需要光的種子稱為嫌光種子。近年的研究表明，種子的休眠和萌發(fā)對某些波長的光較敏感，主要是紅光、遠(yuǎn)紅光和藍(lán)光。這些種子的這種需光萌發(fā)性與種子內(nèi)的光敏色素有關(guān)，隱花色素對種子的休眠也有一定的調(diào)節(jié)作用，主要是光敏色素的作用。

   光敏色素分布在植物的各個器官中，作為光受體，它在吸收了不同波長的光以后，可以誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)植物的形態(tài)建成，并對某些生理過程有著顯著的影響。例如萵苣種子的發(fā)芽中，光敏色素參與了休眠的解除和種子的萌發(fā)。在種子成熟后的干種子狀態(tài)，含有光敏色素的紅光吸收型(Pr)和遠(yuǎn)紅光吸收型(Pfr)兩種類型。Pr吸收紅光能轉(zhuǎn)變成Pfr，Pfr吸收遠(yuǎn)紅光轉(zhuǎn)變成Pr。Pfr是光敏色素的活化形式，可引起各種生理反應(yīng)。當(dāng)萌發(fā)條件適宜時，在光的照射下，Pr發(fā)生水合并轉(zhuǎn)換成Pfr，從而導(dǎo)致發(fā)芽。

   嫌光種子一般來說都是大粒種子，它們具有足夠儲藏物質(zhì)以維持幼苗較長時間生長在地下黑暗環(huán)境中，發(fā)芽一般不需要光，如瓜類；而需光種子則多為一些小粒種子，當(dāng)它們處于光不能透過的土層中時，保持休眠狀態(tài)，只有當(dāng)它們處于土表，依賴少量儲藏物質(zhì)進(jìn)行發(fā)芽，從而及時伸出土表迅速進(jìn)行自養(yǎng)生長。這在生態(tài)學(xué)上是具有一定意義的。如果小粒種子在土表下的黑暗處就能發(fā)芽，等它還不能伸出土表時，就已經(jīng)耗盡儲藏物質(zhì)而不能存活了。

   3、 幼苗的生長分化過程。這一影響可以分為直接和間接兩個方面。間接作用是指光通過光合作用、蒸騰作用和物質(zhì)運輸?shù)扔绊懼参锷L。這個間接作用是一種高能反應(yīng)，因為光是光合作用的能源，光照不足就不能產(chǎn)生足夠的有機物質(zhì)，植物生長也就失去了物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，光還可以影響植株的蒸騰作用。光是影響蒸騰作用的最主要外界因素，葉子吸收的太陽光輻射能的大部分用于蒸騰。另外，光直接影響氣孔的開閉，在光下氣孔開放，氣孔阻力減小，葉內(nèi)外蒸汽壓差也增大，從而使蒸騰加快，有利于物質(zhì)的運輸。但如果是在土壤水分不足的情況下，就會引起植物水分不足，影響植物的生長。

   光的直接作用是作為一種信號傳導(dǎo)的。這個過程與光敏色素的調(diào)節(jié)有關(guān)。如雙子葉植物，胚軸破土伸出地面前，莖尖為鉤狀，當(dāng)出土后給以紅光照射，形成Pfr（激活型）促使鉤展開。此外，在黑暗中生長的幼苗與光下生長的幼苗在形態(tài)上有很大差異。黑暗中幼苗植株瘦長，莖細(xì)長脆弱，機械組織不發(fā)達(dá)、頂端呈彎鉤狀、節(jié)間很長，葉片細(xì)小不能展開，無葉綠素、不能進(jìn)行光合作用，同時根系發(fā)育不良。這種幼苗由于莖葉均為黃色，被稱為黃化苗。而紅光促進(jìn)幼葉的展開，抑制莖的過度伸長，對消除黃化現(xiàn)象起著有效的作用。

   光與植物的營養(yǎng)生長

   植物營養(yǎng)器官的生長包括根、莖、葉的生長。光可以抑制多種作物根的生長，而且光強度與抑制根生長成正相關(guān)。因為光促進(jìn)根內(nèi)形成脫落酸，而脫落酸是一種生長抑制型的激素。

光對莖伸長也有抑制作用。實驗表明，在光照下生長的玉米幼苗，其生長速率比黑暗處理降低30%左右。自由IAA含量也降低40%左右，但結(jié)合態(tài)IAA含量則顯著增加。光抑制玉米伸長的原因有：

（1）光可以使自由IAA轉(zhuǎn)變?yōu)闊o活性的束縛型IAA。

（2）光照提高了IAA氧化酶的活性，尤其是藍(lán)紫光，其引起IAA氧化分解作用更顯著；與此同時，光照也會促進(jìn)堇菜黃素分解形成生長抑制物。

（3）紅光增加細(xì)胞質(zhì)鈣離子濃度，活化CaM，分泌鈣離子到細(xì)胞壁，使細(xì)胞延長緩慢。

   光照對葉的影響主要是光合作用。在弱光下，葉片面積大而薄，葉面積增大似乎可彌補單位葉面積光合速率下降；在強光條件下生長的葉片則較小而厚。光照對于植物生長影響還表現(xiàn)在對于根冠比的影響上。根冠比是衡量植物地上部分與地下部分生長相關(guān)性的指標(biāo)，即地下部分重量與地上部分重量的比值。在一定范圍內(nèi)光照加強，光合產(chǎn)物積累增多，地下部的碳水化合物供應(yīng)得到改善，因而促進(jìn)根的生長，使根冠比增加。光照不足時，地上部向下輸送的光合產(chǎn)物減少，影響根部生長，而對地上部分的生長相對影響較少，因而根冠比下降。而在強光之下，空氣中相對濕度下降，植株地上部分蒸騰增加，組織中水勢下降，莖葉的生長受到抑制，所以根冠比會增大。

   總的來說，光照對植物的生長是促進(jìn)作用。對于絕大多數(shù)多年生植物來說，都是長日照條件下促進(jìn)生長、短日照條件誘導(dǎo)休眠。因此光照在植物一生當(dāng)中是很重要的，如何提高光合作用產(chǎn)率、利用光調(diào)節(jié)因子來提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有很重要的意義；上海喆圖生產(chǎn)的光照培養(yǎng)箱可定制紅藍(lán)紫等各種光源，滿足植物培養(yǎng)需求。