청색과 광역의 총 일광 적분 효과

Aug 23, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7175(2023) 이 기사 인용

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현재 사프란(Crocus sativus L.)의 실내 재배는 인공 식재 경험에만 의존하기 때문에 흐리거나 비가 오는 날, 온도 변화가 있을 경우 꽃 수와 암술머리 수확량에 심각한 영향을 받습니다. 본 연구에서는 450nm 청색 LED와 660nm 광대역 적색 LED를 결합한 10시간 광주기 조명 기구를 사용했는데, 이는 청색 비율로 각각 15nm와 85nm의 반치폭(FWHM)을 가졌습니다. : 빨간색: 원적색광 = 20%: 62%: 18%. 총 일광 적분(TDLI)의 영향을 개화 특성, 암술머리 품질 및 잎 형태학적 특성에 대해 평가했습니다. 그 결과, 꽃수, 일일 개화율, 암술머리 건조중량, 크로세틴 에스테르 함량은 TDLI와 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났다(P < 0.01). TDLI가 증가하면 새싹 너머의 잎 너비와 잎 면적이 약간 증가할 수 있지만 새싹 길이와 잎 길이에는 큰 영향을 미치지 않습니다. 알줄기당 평균 꽃 수와 건조 낙인 수확량 모두 150 mol m-2 TDLI 처리에서 각각 최대 3.63 및 24.19 mg으로 가장 높았습니다. 전자는 원래 자연광 처리에 비해 0.7% 더 높았고, 후자는 50% 더 높았다. 청색 LED와 150 mol m−2 TDLI의 광대역 적색 LED를 결합한 합산은 본 연구에서 사프란의 꽃 수와 낙인 품질에 가장 유리한 조건이었습니다.

붓꽃과에 속하는 사프란(Crocus sativus L.)은 향신료, 염료, 향수 및 약초에 사용되는 것으로 잘 알려져 있습니다1,2,3,4,5. 현재 이탈리아, 스페인, 그리스, 이란, 인도, 아프가니스탄 등에서 재배되고 있습니다5,6,7. 사프란은 중국에 도입된 후 주로 장강삼각주에서 특별한 계절재배법으로 재배되고 있다. 이 지역은 여름에 고온 다습하기 때문에 사프란은 클론 증식을 위해 1년 11월 말부터 2년차 5월 초까지 야외에서 재배하고, 꽃을 피우기 위해 5월 말부터 11월 초까지 실내에서 재배한다8,9. 특히 월경 장애, 대사 증후군, 항우울증, 항암 및 항종양 분야에서 사프란의 긴 주홍색 낙인의 생물학적 효과와 잠재적인 의학적 적용에 대한 관심이 증가했습니다10,11,12.

그러나 사프란 낙인의 연간 수확량은 매우 낮아 시장에서 공급 부족과 비싼 가격을 초래합니다6,7,13. 두 가지 중추적인 이유가 있습니다: (1) 사프란은 클론 알줄기 증식에만 의존하며 낮은 번식률로 인해 번식을 위한 고품질 알줄기를 얻기가 어렵습니다4,14, (2) 사프란 실내 재배는 주로 인공적인 경험에 의존하므로 통제할 수 없습니다. 환경 조건은 알줄기 꽃이 덜 피거나 전혀 피지 않고 낙인 수확량이 적은 현상을 더욱 악화시킵니다. 환경 요인 중 빛은 식물의 성장과 개화에 영향을 미치는 가장 중요한 변수 중 하나입니다15. 앞서 언급한 문제를 해결하기 위해 빛의 스펙트럼, 빛의 세기, 광주기가 알줄기 번식과 사프란 개화에 미치는 영향에 대한 여러 연구가 진행되었습니다.

Moradi et al.16은 광합성 성능, 바이오매스 분할, 형태학적 및 사프란의 생화학적 특성을 파악하고 파란색과 빨간색의 비율을 늘리면 고품질 딸 알줄기 생산이 향상되고 사프란에서 수확 가능한 기관(알줄기 및 꽃)으로 바이오매스 분할이 변경될 수 있다는 결론을 내렸습니다. Zhu 등17은 단색 적색광 LED가 사프란 성장을 촉진하고 개화를 촉진하며 총 암술머리 건조 중량과 크로신 생산량을 향상시킨다는 사실을 발견했습니다. Kajikawa et al.18은 적색광과 원적색광(R/FR = 15.8 및 R/FR)의 두 가지 비율로 조사했을 때 딸 알줄기의 싹 길이, 최대 직경, 무게 및 암술머리 생산량에 큰 차이가 없음을 발견했습니다. = 1.8), 크로세틴 용액의 흡광도에는 상당한 차이가 있었습니다. 딸 알줄기 발달 단계에서 더 낮은 R/FR 비율은 크로세틴의 증가를 유도할 수 있는 것으로 추정되었습니다. 앞서 언급한 두 가지 사프란 연구에서는 사프란 잎에 대한 결과가 나오지 않았습니다. 보조 조명 하에서 Ji et al.8은 사프란 잎의 스펙트럼 반응 곡선을 측정하고 보조 조명 스펙트럼의 피크 파장이 480 nm와 660 nm에 있어야 하며 이는 바이오매스 축적에 대한 스펙트럼의 기계적 분석에 도움이 될 것임을 발견했습니다. 광합성 특성에 관해서 Renau-Morata et al.4는 광합성 속도가 일년 내내 일관되게 매우 높았지만(26 ​​μmol m-2 s-1) 가장 큰 알줄기에서는 감소했음을 보여주었습니다. 한편, 딸 알줄기는 사프란 기관에 축적되는 바이오매스의 90%를 차지하는 잎의 광합성에 의해 주로 지원되었습니다. Koocheki et al.19는 빛과 온도 조건이 공중 부분의 출현 기간, 공중 건조물, 잎 면적 및 사프란 구경의 활성 새싹 수에 중요한 영향을 미치며 광주기가 6.5시간에서 16시간으로 증가하면 이 모든 것이 증가한다는 것을 보여주었습니다. 구성 요소. 그럼에도 불구하고, 알알이 16시간/8시간(밝음/어두움)의 조명 조건에 위치했을 때 알줄기의 꽃이 핀 비율은 33%에 불과했으며, 이는 자연 조건에 위치한 알줄기의 경우 75%였으며, 6.5시간/5.5시간의 조명 조건에 위치한 알줄기의 경우는 75%였습니다. (밝은/어두운) 꽃이 피지 않았습니다. Zhu et al.20은 암술머리당 건조 중량이 10시간/14시간 처리에서 가장 무거웠으며, 알알 무게가 20-25g인 14시간/10시간 처리(P < 0.05)와 유의한 차이가 있음을 발견했습니다.