Os efectos da luz no crecemento e desenvolvemento das plantas

A luz proporciona ás plantas a enerxía que necesitan para a fotosíntese, o que lles permite producir materia orgánica econverter a enerxía durante o crecemento e o desenvolvementoA luz proporciona ás plantas a enerxía necesaria e é a base para a división e diferenciación celular, a síntese de clorofila, o crecemento dos tecidos e o movemento estomático. A intensidade da luz, o fotoperíodo e a calidade da luz xogan un papel importante nestes procesos. O metabolismo do azucre nas plantas implica moitos mecanismos reguladores. A luz, como un dos factores reguladores, afecta á composición da parede celular, aos gránulos de amidón, á síntese de sacarosa e á formación de feixes vasculares. Do mesmo xeito, no contexto do metabolismo do azucre regulado pola luz, os tipos de azucre e os xenes tamén se ven afectados. Examinamos as bases de datos existentes e atopamos poucas revisións relevantes. Polo tanto, este artigo resume os efectos da luz no crecemento e desenvolvemento das plantas, así como no metabolismo do azucre, e analiza os mecanismos dos efectos da luz nas plantas con máis detalle, proporcionando novas ideas sobre os mecanismos reguladores do crecemento das plantas en diferentes condicións de luz.

A luz proporciona enerxía para a fotosíntese das plantas e actúa como un sinal ambiental que regula múltiples aspectos da fisioloxía vexetal. As plantas poden detectar cambios nas condicións de luz externa a través de varios fotorreceptores como os fitocromos e as fototropinas e establecer vías de sinalización axeitadas para regular o seu crecemento e desenvolvemento. En condicións de pouca luz, o contido total de materia seca da planta diminúe, do mesmo xeito que a taxa de fotosíntese, a taxa de transpiración, a condutancia estomática e o diámetro do talo. Ademais, a intensidade da luz é unha variable crítica que regula procesos como a xerminación das plantas, a proliferación e expansión das follas, o desenvolvemento estomático, a fotosíntese e a división celular. A calidade da luz transmitida a través dos fotorreceptores regula todo o ciclo de vida das plantas, e as diferentes calidades de luz teñen diferentes efectos na morfoloxía das plantas, a fotosíntese, o crecemento e o desenvolvemento de órganos. As plantas poden regular o seu crecemento e desenvolvemento en resposta ao fotoperíodo, o que promove procesos como a xerminación das sementes, a floración e a maduración dos froitos. Tamén está implicada nas respostas das plantas a factores adversos, adaptándose a diversos cambios estacionais (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
O azucre, unha substancia fundamental para o crecemento e desenvolvemento das plantas, sofre un complexo proceso de transporte e acumulación que está influenciado e regulado por múltiples factores. O metabolismo do azucre nas plantas abrangue a síntese, o catabolismo, a utilización e a transformación dos azucres nas plantas, incluíndo o transporte de sacarosa, a transdución de sinais e a síntese de amidón e celulosa (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). O metabolismo do azucre utiliza e regula os azucres de forma eficiente, participa na adaptación das plantas aos cambios ambientais e proporciona enerxía para o crecemento e desenvolvemento das plantas. A luz inflúe no metabolismo do azucre nas plantas a través da fotosíntese, a sinalización do azucre e a regulación do fotoperíodo, e os cambios nas condicións de luz provocan cambios nos metabolitos das plantas (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Esta revisión céntrase nos efectos da luz no rendemento fotosintético, o crecemento e o desenvolvemento das plantas e no metabolismo do azucre. O artigo tamén analiza os avances na investigación sobre os efectos da luz nas características fisiolóxicas das plantas, co obxectivo de proporcionar unha base teórica para o uso da luz para regular o crecemento das plantas e mellorar o rendemento e a calidade. A relación entre a luz e o crecemento das plantas segue sen estar clara e suxire posibles liñas de investigación.
A luz ten moitas propiedades, pero a súa intensidade e calidade son as que teñen o maior impacto nas plantas. A intensidade da luz úsase habitualmente para medir o brillo dunha fonte de luz ou a forza dun feixe. En función da lonxitude de onda, a luz pódese dividir en ultravioleta, visible e infravermella. A luz visible divídese ademais en vermella, laranxa, amarela, verde, azul, índigo e violeta. As plantas absorben principalmente a luz vermella e azul como enerxía primaria para a fotosíntese (Liang et al., 2021).
Non obstante, a aplicación de diferentes calidades de luz no campo, o control do fotoperíodo e os efectos dos cambios de intensidade da luz nas plantas son problemas complexos que precisan ser resoltos. Polo tanto, cremos que o uso racional das condicións de luz pode promover eficazmente o desenvolvemento da ecoloxía da modelización vexetal e o uso en cascada de materiais e enerxía, mellorando así a eficiencia do crecemento das plantas e os beneficios ambientais. Usando a teoría da optimización ecolóxica, a adaptabilidade da fotosíntese das plantas á luz a medio e longo prazo incorpórase ao modelo do sistema terrestre para reducir a incerteza da modelización da fotosíntese e mellorar a precisión do modelo (Luo e Keenan, 2020). As plantas tenden a adaptarse á luz a medio e longo prazo, e a súa capacidade fotosintética e a eficiencia do uso da enerxía lumínica a medio e longo prazo poden mellorar, logrando así de forma máis eficaz a modelización ecolóxica do cultivo no campo. Ademais, ao aplicar a plantación no campo, a intensidade da luz axústase segundo a especie vexetal e as características de crecemento para promover un crecemento saudable das plantas. Ao mesmo tempo, axustando a proporción de calidade da luz e simulando o ciclo da luz natural, é posible acelerar ou frear a floración e a frutificación das plantas, conseguindo así unha regulación ecolóxica máis precisa da modelaxe do campo.
O metabolismo do azucre regulado pola luz nas plantas contribúe á mellora do crecemento e desenvolvemento das plantas, á adaptación e á resistencia aos factores de estrés ambiental. Os azucres, como moléculas de sinalización, regulan o crecemento e desenvolvemento das plantas ao interactuar con outras moléculas de sinalización (por exemplo, fitohormonas), influíndo así nos procesos fisiolóxicos das plantas (Mukarram et al., 2023). Cremos que o estudo dos mecanismos reguladores que vinculan o ambiente lumínico co crecemento das plantas e o metabolismo do azucre será unha estratexia económica eficaz para orientar as prácticas de mellora e produción. Co desenvolvemento da tecnoloxía, pódense levar a cabo futuras investigacións sobre a selección de fontes de luz, como as tecnoloxías de iluminación artificial e o uso de LED, para mellorar a eficiencia da iluminación e o rendemento das plantas, proporcionando máis ferramentas reguladoras para a investigación sobre o crecemento e desenvolvemento das plantas (Ngcobo e Bertling, 2024). Non obstante, as lonxitudes de onda da luz vermella e azul son as máis utilizadas na investigación actual sobre os efectos da calidade da luz nas plantas. Así, ao investigar os efectos de calidades de luz máis diversas, como o laranxa, o amarelo e o verde, no crecemento e desenvolvemento das plantas, podemos desenvolver os mecanismos de acción de múltiples fontes de luz nas plantas, utilizando así de forma máis eficaz diferentes calidades de luz en aplicacións prácticas. Isto require máis estudos e melloras. Moitos procesos de crecemento e desenvolvemento das plantas están regulados por fitocromos e fitohormonas. Polo tanto, a influencia da interacción da enerxía espectral e as substancias endóxenas no crecemento das plantas será unha dirección clave para a investigación futura. Ademais, o estudo en profundidade dos mecanismos moleculares polos que diferentes condicións de luz afectan o crecemento e desenvolvemento das plantas, o metabolismo do azucre, así como os efectos sinérxicos de múltiples factores ambientais nas plantas, contribuirá a un maior desenvolvemento e uso do potencial de diversas plantas, o que permitirá a súa aplicación en áreas como a agricultura e a biomedicina.