Světlo poskytuje rostlinám energii potřebnou pro fotosyntézu, což jim umožňuje produkovat organickou hmotu apřeměňují energii během růstu a vývojeSvětlo poskytuje rostlinám potřebnou energii a je základem pro dělení a diferenciaci buněk, syntézu chlorofylu, růst pletiv a pohyb průduchů. V těchto procesech hraje důležitou roli intenzita světla, fotoperioda a kvalita světla. Metabolismus cukrů v rostlinách zahrnuje mnoho regulačních mechanismů. Světlo, jako jeden z regulačních faktorů, ovlivňuje složení buněčné stěny, škrobových granulí, syntézu sacharózy a tvorbu cévních svazků. Podobně v kontextu světlem regulovaného metabolismu cukrů jsou ovlivněny i typy cukrů a geny. Prozkoumali jsme existující databáze a našli jsme jen málo relevantních přehledů. Tento článek proto shrnuje vliv světla na růst a vývoj rostlin, stejně jako na metabolismus cukrů, a podrobněji diskutuje mechanismy účinku světla na rostliny, čímž poskytuje nové poznatky o regulačních mechanismech růstu rostlin za různých světelných podmínek.
Světlo poskytuje energii pro fotosyntézu rostlin a působí jako environmentální signál regulující řadu aspektů fyziologie rostlin. Rostliny dokáží vnímat změny vnějších světelných podmínek prostřednictvím různých fotoreceptorů, jako jsou fytochromy a fototropiny, a vytvořit si vhodné signální dráhy pro regulaci svého růstu a vývoje. Za slabého osvětlení se snižuje celkový obsah sušiny v rostlinách, stejně jako rychlost fotosyntézy, rychlost transpirace, vodivost průduchů a průměr stonku. Intenzita světla je navíc kritickou proměnnou regulující procesy, jako je klíčení rostlin, proliferace a rozšiřování listů, vývoj průduchů, fotosyntéza a dělení buněk. Kvalita světla procházejícího fotoreceptory reguluje celý životní cyklus rostlin, přičemž různá kvalita světla má různý vliv na morfologii rostlin, fotosyntézu, růst a vývoj orgánů. Rostliny dokáží regulovat svůj růst a vývoj v reakci na fotoperiodu, což podporuje procesy, jako je klíčení semen, kvetení a zrání plodů. Podílí se také na reakcích rostlin na nepříznivé faktory a přizpůsobuje se různým sezónním změnám (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Cukr, základní látka pro růst a vývoj rostlin, prochází komplexním procesem transportu a akumulace, který je ovlivněn a regulován řadou faktorů. Metabolismus cukrů v rostlinách zahrnuje syntézu, katabolismus, využití a transformaci cukrů v rostlinách, včetně transportu sacharózy, přenosu signálů a syntézy škrobu a celulózy (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Metabolismus cukrů efektivně využívá a reguluje cukry, podílí se na adaptaci rostlin na změny prostředí a poskytuje energii pro růst a vývoj rostlin. Světlo ovlivňuje metabolismus cukrů v rostlinách prostřednictvím fotosyntézy, signalizace cukrů a regulace fotoperiod, přičemž změny světelných podmínek způsobují změny v metabolitech rostlin (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Tato recenze se zaměřuje na vliv světla na fotosyntetický výkon rostlin, růst a vývoj a metabolismus cukrů. Článek se také zabývá pokrokem ve výzkumu vlivu světla na fyziologické vlastnosti rostlin s cílem poskytnout teoretický základ pro využití světla k regulaci růstu rostlin a zlepšení výnosu a kvality. Vztah mezi světlem a růstem rostlin zůstává nejasný a naznačuje potenciální směry výzkumu.
Světlo má mnoho vlastností, ale jeho intenzita a kvalita mají na rostliny největší vliv. Intenzita světla se běžně používá k měření jasu světelného zdroje nebo síly paprsku. Na základě vlnové délky lze světlo rozdělit na ultrafialové, viditelné a infračervené. Viditelné světlo se dále dělí na červené, oranžové, žluté, zelené, modré, indigové a fialové. Rostliny primárně absorbují červené a modré světlo jako primární energii pro fotosyntézu (Liang et al., 2021).
Aplikace světla různé kvality v terénu, řízení fotoperiody a vliv změn intenzity světla na rostliny jsou však složité problémy, které je třeba řešit. Proto se domníváme, že racionální využití světelných podmínek může účinně podpořit rozvoj ekologie modelování rostlin a kaskádové využití materiálů a energie, čímž se zlepší účinnost růstu rostlin a přínosy pro životní prostředí. Pomocí teorie ekologické optimalizace je adaptabilita fotosyntézy rostlin na střednědobé a dlouhodobé světlo začleněna do modelu zemského systému, aby se snížila nejistota modelování fotosyntézy a zlepšila se přesnost modelu (Luo a Keenan, 2020). Rostliny mají tendenci se adaptovat na střednědobé a dlouhodobé světlo a jejich fotosyntetická kapacita a účinnost využití světelné energie ve střednědobém a dlouhodobém horizontu lze zlepšit, čímž se efektivněji dosáhne ekologického modelování polního obdělávání. Kromě toho se při aplikaci polního osevování intenzita světla upravuje podle druhu rostliny a růstových charakteristik, aby se podpořil zdravý růst rostlin. Zároveň úpravou poměru kvality světla a simulací přirozeného světelného cyklu je možné urychlit nebo zpomalit kvetení a plodnost rostlin, čímž se dosáhne přesnější ekologické regulace modelování pole.
Světlem regulovaný metabolismus cukrů v rostlinách přispívá ke zlepšení růstu a vývoje rostlin, adaptace a odolnosti vůči stresovým faktorům prostředí. Cukry, jako signální molekuly, regulují růst a vývoj rostlin interakcí s jinými signálními molekulami (např. fytohormony), čímž ovlivňují fyziologické procesy rostlin (Mukarram et al., 2023). Věříme, že studium regulačních mechanismů spojujících světelné prostředí s růstem rostlin a metabolismem cukrů bude účinnou ekonomickou strategií pro vedení šlechtitelských a produkčních postupů. S rozvojem technologií bude možné provádět budoucí výzkum výběru světelných zdrojů, jako jsou technologie umělého osvětlení a použití LED diod, za účelem zlepšení účinnosti osvětlení a výnosu rostlin, což poskytne více regulačních nástrojů pro výzkum růstu a vývoje rostlin (Ngcobo a Bertling, 2024). Vlnové délky červeného a modrého světla jsou však v současném výzkumu vlivu kvality světla na rostliny nejrozšířenější. Zkoumáním vlivů rozmanitějších kvalit světla, jako je oranžová, žlutá a zelená, na růst a vývoj rostlin tedy můžeme vyvinout mechanismy působení více světelných zdrojů na rostliny, a tím efektivněji využívat různé kvality světla v praktických aplikacích. To vyžaduje další studium a zdokonalování. Mnoho procesů růstu a vývoje rostlin je regulováno fytochromy a fytohormony. Vliv interakce spektrální energie a endogenních látek na růst rostlin proto bude klíčovým směrem budoucího výzkumu. Hloubkové studium molekulárních mechanismů, kterými různé světelné podmínky ovlivňují růst a vývoj rostlin, metabolismus cukrů, jakož i synergické účinky více faktorů prostředí na rostliny, navíc přispěje k dalšímu rozvoji a využití potenciálu různých rostlin, což umožní jejich uplatnění v oblastech, jako je zemědělství a biomedicína.
Čas zveřejnění: 11. září 2025