Оптимальное время сумерек для роста растений
Группа исследователей получила представление о генетических процессах, лежащих в основе того, как растения распознают сумерки, и о роли, которую сумерки играют в росте растений.
«Мы получили удивительные результаты: сумерки оказывают очень существенное влияние на ключевые сельскохозяйственные характеристики, такие как время цветения и рост», — говорит Р. Глен Уриг, доцент кафедры биологических наук.
Для исследования ученые имитировали условия сумерек в контролируемой камере роста и следили за реакцией растения Arabidopsis, модельного растения и родственника канолы. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Они подвергали растения воздействию постепенно увеличивающейся продолжительности сумерек (от 0 до 90 минут) и отметили, что растения вырастали крупнее, имели больше цветов и больше биомассы при 30-минутных сумерках по сравнению с более короткими или более длинными сумерками. Это открытие имеет невероятные перспективы для сельскохозяйственной селекции и выращивания садовых растений, говорит Ухриг.
Выращиваемые в поле культуры можно вывести так, чтобы они лучше реагировали на сумеречные условия, адаптируя время сбора урожая и увеличивая урожайность — проблема, с которой сталкивается мировое сельское хозяйство в условиях меняющегося климата. Для вертикального земледелия или садоводческих теплиц изменения условий освещения с учетом сумерек могут дать аналогичные положительные результаты и повысить урожайность, отмечает он.
На протяжении десятилетий считалось, что фотопериод (период времени в течение дня, в течение которого растение подвергается воздействию света) и температура являются двумя ключевыми переменными окружающей среды, влияющими на рост растений, но о влиянии сумерек было известно немного из-за технических ограничений: не было возможности достаточно точно смоделировать условия сумерек, чтобы получить точные данные.
Достижения в области технологий означают, что теперь можно изучать сумерки как переменную окружающей среды. Уриг и его команда использовали оборудование от G2V Optics для создания шестиполосных светодиодных «рецептов» (определенных комбинаций длин волн и интенсивности света) с полностью программируемой интенсивностью света в камере роста.
«Мы хотели понять, как растения реагируют на сумерки, которые по сути представляют собой усиление света утром и ослабление света вечером, чтобы увидеть, как это влияет на их рост и развитие», - говорят ученые.
Исследователи измеряли растения, делая снимки с помощью камеры верхнего расположения и обрабатывая их с помощью программного обеспечения для анализа изображений, чтобы проанализировать их рост с течением времени, а также с помощью ряда современных инструментов молекулярного анализа.