理论上地球上是不存在理想中的持续光照地方,即便是在北极夏季,光照强度和波谱也是有波动的,所以植物在进化中不会遇到这样一种情况。但是持续光照是却研究植物光周期和生物钟理论重要手段。

植物也分持续光照敏感型(continuous light-sensitive)和持续光照耐受型(CL-tolerance)。

  • 敏感型的植物包括,茄子,天竺葵,一些洋葱,花生,土豆,番茄(某些野生品种是CL耐受型),甚至地衣和苔藓。持续光照表现为植株变黄,叶片早衰。
  • 耐受型包括一些蓝细菌,紫色光合细菌,微藻类,拟南芥,玫瑰等。在一定范围内的持续性光照不仅无害,反而会加快生长速度,生物量增加。

光对植物的作用包括两方面:

  • 提供能量来源——光合作用
  • 感受光周期和生物钟节律——通过光照强度,光谱频率作用于植物,同时温度也会作为辅助因子。

因此,持续性光照对植物的作用可能是通过这两个方面来介导的:

一般情况下:光照越强,危害越大; 温度越高,危害越大;光谱作用则比较复杂

然而这些光的性质是如何作用于CL敏感型植物,从而危害植物的,主要有两种解释:

  • 碳平衡被打破
  • 光氧化损伤

光作为能量来源,一般情况下,白天植物打开气孔,固定CO2,积累淀粉。到晚上,气孔关闭,CO2固定停止,白天积累的淀粉开始供应植物代谢直到第二天早上。如果光合作用的原料不断的供应,这样就可以不断进行CO2固定。但是气孔的关闭是由节律钟基因调控。当气孔关闭时,CO2固定效率也会下降,导致光合作用效率下降。

而且持续光照会造成糖类积累,糖浓度过高会抑制光合效率,并诱导叶片早衰。淀粉不能及时运输处去,导致叶绿素降解,产生萎黄病。但是如果能不断从根部补充蔗糖也能够缓解这种症状,但是不能够对所有组织及时补充。

活性氧类(reactive oxygen species,ROS)途径(wikipedia.org 的页面,在受到持续性光照的时候,植物体内的的ROS活性增加,造成氧化系统和抗氧化系统失衡,从而导致组织损伤。

光作为光周期信号因子,也会诱导下游许多光受体表达,持续性的光照会造成这些光受体因子表达紊乱,这些受体也会受到温度的影响,最终共同决定植物受到什么程度的伤害。

当然这些解释和假说都还需要验证,通过对CL耐受型植物的研究,也许将来利用持续性光照提高产量也不一定是幻想。

参考资料(Plants under continuous light

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:落痕无声

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