Svjetlost biljkama obezbjeđuje energiju potrebnu za fotosintezu, omogućavajući im da proizvode organsku materiju ipretvaraju energiju tokom rasta i razvojaSvjetlost biljkama obezbjeđuje potrebnu energiju i osnova je za diobu i diferencijaciju ćelija, sintezu hlorofila, rast tkiva i kretanje stoma. Intenzitet svjetlosti, fotoperiod i kvalitet svjetlosti igraju važnu ulogu u ovim procesima. Metabolizam šećera u biljkama uključuje mnoge regulatorne mehanizme. Svjetlost, kao jedan od regulatornih faktora, utiče na sastav ćelijskog zida, granule škroba, sintezu saharoze i formiranje vaskularnih snopova. Slično tome, u kontekstu metabolizma šećera regulisanog svjetlošću, pogođeni su i tipovi šećera i geni. Pregledali smo postojeće baze podataka i pronašli malo relevantnih pregleda. Stoga ovaj članak sažima efekte svjetlosti na rast i razvoj biljaka, kao i na metabolizam šećera, te detaljnije razmatra mehanizme uticaja svjetlosti na biljke, pružajući nove uvide u regulatorne mehanizme rasta biljaka pod različitim svjetlosnim uslovima.
Svjetlost obezbjeđuje energiju za fotosintezu biljaka i djeluje kao signal iz okoline koji reguliše više aspekata biljne fiziologije. Biljke mogu osjetiti promjene u vanjskim svjetlosnim uslovima putem različitih fotoreceptora kao što su fitohromi i fototropini i uspostaviti odgovarajuće signalne puteve za regulaciju svog rasta i razvoja. U uslovima slabog osvjetljenja, ukupni sadržaj suve materije biljke se smanjuje, kao i brzina fotosinteze, brzina transpiracije, stomatalna provodljivost i prečnik stabljike. Pored toga, intenzitet svjetlosti je kritična varijabla koja reguliše procese kao što su klijanje biljaka, proliferacija i širenje listova, razvoj stoma, fotosinteza i dioba ćelija. Kvalitet svjetlosti koji se prenosi putem fotoreceptora reguliše cijeli životni ciklus biljaka, pri čemu različit kvalitet svjetlosti ima različite efekte na morfologiju biljaka, fotosintezu, rast i razvoj organa. Biljke mogu regulisati svoj rast i razvoj kao odgovor na fotoperiod, što podstiče procese kao što su klijanje sjemena, cvjetanje i sazrijevanje plodova. Takođe je uključena u reakcije biljaka na nepovoljne faktore, prilagođavajući se različitim sezonskim promjenama (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Šećer, osnovna supstanca za rast i razvoj biljaka, prolazi kroz složen proces transporta i akumulacije na koji utiču i regulišu ga višestruki faktori. Metabolizam šećera u biljkama obuhvata sintezu, katabolizam, iskorištavanje i transformaciju šećera u biljkama, uključujući transport saharoze, transdukciju signala i sintezu škroba i celuloze (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Metabolizam šećera efikasno koristi i reguliše šećere, učestvuje u prilagođavanju biljaka promjenama u okolini i obezbeđuje energiju za rast i razvoj biljaka. Svjetlost utiče na metabolizam šećera u biljkama putem fotosinteze, signalizacije šećera i regulacije fotoperioda, pri čemu promene u svetlosnim uslovima uzrokuju promene u metabolitima biljaka (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Ovaj pregled se fokusira na uticaj svjetlosti na fotosintetske performanse biljaka, rast i razvoj, te metabolizam šećera. Članak takođe razmatra napredak u istraživanju uticaja svjetlosti na fiziološke karakteristike biljaka, s ciljem pružanja teorijske osnove za korišćenje svjetlosti za regulaciju rasta biljaka i poboljšanje prinosa i kvaliteta. Odnos između svjetlosti i rasta biljaka ostaje nejasan i ukazuje na potencijalne pravce istraživanja.
Svjetlost ima mnoga svojstva, ali njen intenzitet i kvalitet imaju najveći utjecaj na biljke. Intenzitet svjetlosti se obično koristi za mjerenje svjetline izvora svjetlosti ili jačine snopa. Na osnovu talasne dužine, svjetlost se može podijeliti na ultraljubičastu, vidljivu i infracrvenu. Vidljiva svjetlost se dalje dijeli na crvenu, narandžastu, žutu, zelenu, plavu, indigo i ljubičastu. Biljke prvenstveno apsorbiraju crvenu i plavu svjetlost kao primarnu energiju za fotosintezu (Liang et al., 2021).
Međutim, primjena različitog kvaliteta svjetlosti na polju, kontrola fotoperioda i efekti promjena intenziteta svjetlosti na biljke su složeni problemi koje je potrebno riješiti. Stoga vjerujemo da racionalna upotreba svjetlosnih uslova može efikasno promovirati razvoj ekologije modeliranja biljaka i kaskadno korištenje materijala i energije, čime se poboljšava efikasnost rasta biljaka i koristi za okoliš. Korištenjem teorije ekološke optimizacije, prilagodljivost fotosinteze biljaka srednjoročnoj i dugoročnoj svjetlosti uključena je u model Zemljinog sistema kako bi se smanjila nesigurnost modeliranja fotosinteze i poboljšala tačnost modela (Luo i Keenan, 2020). Biljke se obično prilagođavaju srednjoročnoj i dugoročnoj svjetlosti, a njihov fotosintetski kapacitet i efikasnost korištenja svjetlosne energije na srednji i dugi rok mogu se poboljšati, čime se efikasnije postiže ekološko modeliranje uzgoja na polju. Osim toga, prilikom primjene sadnje na polju, intenzitet svjetlosti se prilagođava prema biljnoj vrsti i karakteristikama rasta kako bi se promovirao zdrav rast biljaka. Istovremeno, podešavanjem odnosa kvaliteta svjetlosti i simuliranjem prirodnog svjetlosnog ciklusa, moguće je ubrzati ili usporiti cvjetanje i plodonošenje biljaka, čime se postiže preciznija ekološka regulacija modeliranja polja.
Metabolizam šećera reguliran svjetlošću u biljkama doprinosi poboljšanju rasta i razvoja biljaka, prilagodbi i otpornosti na stresne faktore okoliša. Šećeri, kao signalne molekule, reguliraju rast i razvoj biljaka interakcijom s drugim signalnim molekulama (npr. fitohormonima), čime utječu na fiziološke procese biljaka (Mukarram et al., 2023). Vjerujemo da će proučavanje regulatornih mehanizama koji povezuju svjetlosno okruženje s rastom biljaka i metabolizmom šećera biti učinkovita ekonomska strategija za usmjeravanje uzgojnih i proizvodnih praksi. Razvojem tehnologije, buduća istraživanja o odabiru izvora svjetlosti, kao što su tehnologije umjetne rasvjete i upotreba LED dioda, mogu se provoditi kako bi se poboljšala učinkovitost osvjetljenja i prinos biljaka, pružajući više regulatornih alata za istraživanje rasta i razvoja biljaka (Ngcobo i Bertling, 2024). Međutim, crvene i plave svjetlosne valne duljine najčešće se koriste u trenutnim istraživanjima utjecaja kvalitete svjetlosti na biljke. Dakle, istraživanjem utjecaja raznolikijih kvaliteta svjetlosti poput narančaste, žute i zelene na rast i razvoj biljaka, možemo razviti mehanizme djelovanja više izvora svjetlosti na biljke, čime ćemo učinkovitije koristiti različite kvalitete svjetlosti u praktičnim primjenama. Ovo zahtijeva daljnja istraživanja i poboljšanja. Mnogi procesi rasta i razvoja biljaka regulisani su fitohromima i fitohormonima. Stoga će uticaj interakcije spektralne energije i endogenih supstanci na rast biljaka biti ključni pravac budućih istraživanja. Štaviše, dubinsko proučavanje molekularnih mehanizama kojima različiti svjetlosni uslovi utiču na rast i razvoj biljaka, metabolizam šećera, kao i sinergijski efekti višestrukih faktora okoline na biljke, doprinijeće daljem razvoju i korištenju potencijala različitih biljaka, što će omogućiti njihovu primjenu u oblastima kao što su poljoprivreda i biomedicina.
Vrijeme objave: 11. septembar 2025.