Cahaya membekalkan tumbuhan dengan tenaga yang diperlukan untuk fotosintesis, membolehkan mereka menghasilkan bahan organik danmenukarkan tenaga semasa pertumbuhan dan perkembanganCahaya membekalkan tumbuhan dengan tenaga yang diperlukan dan merupakan asas untuk pembahagian dan pembezaan sel, sintesis klorofil, pertumbuhan tisu dan pergerakan stomata. Keamatan cahaya, fotokala dan kualiti cahaya memainkan peranan penting dalam proses ini. Metabolisme gula dalam tumbuhan melibatkan banyak mekanisme pengawalseliaan. Cahaya, sebagai salah satu faktor pengawalseliaan, mempengaruhi komposisi dinding sel, granul kanji, sintesis sukrosa dan pembentukan berkas vaskular. Begitu juga, dalam konteks metabolisme gula yang dikawal selia oleh cahaya, jenis dan gen gula juga terjejas. Kami memeriksa pangkalan data sedia ada dan menemui beberapa ulasan yang berkaitan. Oleh itu, artikel ini meringkaskan kesan cahaya terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan serta metabolisme gula dan membincangkan mekanisme kesan cahaya terhadap tumbuhan dengan lebih terperinci, memberikan pandangan baharu tentang mekanisme pengawalseliaan pertumbuhan tumbuhan di bawah keadaan cahaya yang berbeza.
Cahaya membekalkan tenaga untuk fotosintesis tumbuhan dan bertindak sebagai isyarat persekitaran yang mengawal selia pelbagai aspek fisiologi tumbuhan. Tumbuhan boleh mengesan perubahan dalam keadaan cahaya luaran melalui pelbagai fotoreseptor seperti fitokrom dan fototropin dan mewujudkan laluan isyarat yang sesuai untuk mengawal selia pertumbuhan dan perkembangannya. Di bawah keadaan cahaya malap, jumlah kandungan bahan kering tumbuhan berkurangan, begitu juga kadar fotosintesis, kadar transpirasi, kekonduksian stomata dan diameter batang. Di samping itu, keamatan cahaya merupakan pembolehubah kritikal yang mengawal selia proses seperti percambahan tumbuhan, percambahan dan pengembangan daun, perkembangan stomata, fotosintesis dan pembahagian sel. Kualiti cahaya yang dihantar melalui fotoreseptor mengawal selia keseluruhan kitaran hidup tumbuhan, dengan kualiti cahaya yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap morfologi tumbuhan, fotosintesis, pertumbuhan dan perkembangan organ. Tumbuhan boleh mengawal selia pertumbuhan dan perkembangannya sebagai tindak balas kepada fotokala, yang menggalakkan proses seperti percambahan biji benih, pembungaan dan pematangan buah. Ia juga terlibat dalam tindak balas tumbuhan terhadap faktor buruk, menyesuaikan diri dengan pelbagai perubahan bermusim (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Gula, bahan asas untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, menjalani proses pengangkutan dan pengumpulan yang kompleks yang dipengaruhi dan dikawal selia oleh pelbagai faktor. Metabolisme gula dalam tumbuhan merangkumi sintesis, katabolisme, penggunaan dan transformasi gula dalam tumbuhan, termasuk pengangkutan sukrosa, transduksi isyarat dan sintesis kanji dan selulosa (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Metabolisme gula menggunakan dan mengawal selia gula dengan cekap, mengambil bahagian dalam penyesuaian tumbuhan kepada perubahan persekitaran dan menyediakan tenaga untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Cahaya mempengaruhi metabolisme gula dalam tumbuhan melalui fotosintesis, isyarat gula dan pengawalaturan fotokala, dengan perubahan dalam keadaan cahaya menyebabkan perubahan dalam metabolit tumbuhan (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Kajian ini memberi tumpuan kepada kesan cahaya terhadap prestasi fotosintesis tumbuhan, pertumbuhan dan perkembangan dan metabolisme gula. Artikel ini juga membincangkan kemajuan dalam penyelidikan tentang kesan cahaya terhadap ciri-ciri fisiologi tumbuhan, dengan tujuan untuk menyediakan asas teori untuk menggunakan cahaya bagi mengawal pertumbuhan tumbuhan dan meningkatkan hasil serta kualiti. Hubungan antara cahaya dan pertumbuhan tumbuhan masih tidak jelas dan mencadangkan hala tuju penyelidikan yang berpotensi.
Cahaya mempunyai banyak sifat, tetapi keamatan dan kualitinya mempunyai kesan yang paling besar terhadap tumbuhan. Keamatan cahaya biasanya digunakan untuk mengukur kecerahan sumber cahaya atau kekuatan pancaran. Berdasarkan panjang gelombang, cahaya boleh dibahagikan kepada ultraungu, nampak dan inframerah. Cahaya nampak dibahagikan lagi kepada merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Tumbuhan terutamanya menyerap cahaya merah dan biru sebagai tenaga utama untuk fotosintesis (Liang et al., 2021).
Walau bagaimanapun, aplikasi kualiti cahaya yang berbeza di lapangan, kawalan fotokala, dan kesan perubahan keamatan cahaya pada tumbuhan adalah masalah kompleks yang perlu diselesaikan. Oleh itu, kami percaya bahawa penggunaan keadaan cahaya yang rasional dapat menggalakkan pembangunan ekologi pemodelan tumbuhan dan penggunaan bahan dan tenaga secara lata, sekali gus meningkatkan kecekapan pertumbuhan tumbuhan dan faedah alam sekitar. Menggunakan teori pengoptimuman ekologi, kebolehsuaian fotosintesis tumbuhan kepada cahaya jangka sederhana dan panjang digabungkan ke dalam model sistem Bumi untuk mengurangkan ketidakpastian pemodelan fotosintesis dan meningkatkan ketepatan model (Luo dan Keenan, 2020). Tumbuhan cenderung untuk menyesuaikan diri dengan cahaya jangka sederhana dan panjang, dan kapasiti fotosintesis serta kecekapan penggunaan tenaga cahaya mereka dalam jangka sederhana dan panjang dapat ditingkatkan, sekali gus mencapai pemodelan ekologi penanaman lapangan dengan lebih berkesan. Di samping itu, apabila menggunakan penanaman lapangan, keamatan cahaya diselaraskan mengikut spesies tumbuhan dan ciri pertumbuhan untuk menggalakkan pertumbuhan tumbuhan yang sihat. Pada masa yang sama, dengan melaraskan nisbah kualiti cahaya dan mensimulasikan kitaran cahaya semula jadi, adalah mungkin untuk mempercepatkan atau memperlahankan pembungaan dan pembuahan tumbuhan, sekali gus mencapai pengawalaturan ekologi pemodelan lapangan yang lebih tepat.
Metabolisme gula yang dikawal cahaya dalam tumbuhan menyumbang kepada peningkatan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, penyesuaian dan ketahanan terhadap faktor tekanan persekitaran. Gula, sebagai molekul isyarat, mengawal pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dengan berinteraksi dengan molekul isyarat lain (contohnya, fitohormon), sekali gus mempengaruhi proses fisiologi tumbuhan (Mukarram et al., 2023). Kami percaya bahawa mengkaji mekanisme pengawalseliaan yang menghubungkan persekitaran cahaya dengan pertumbuhan tumbuhan dan metabolisme gula akan menjadi strategi ekonomi yang berkesan untuk membimbing amalan pembiakan dan pengeluaran. Dengan perkembangan teknologi, penyelidikan masa depan mengenai pemilihan sumber cahaya, seperti teknologi pencahayaan buatan dan penggunaan LED, boleh dijalankan untuk meningkatkan kecekapan pencahayaan dan hasil tumbuhan, menyediakan lebih banyak alat pengawalseliaan untuk penyelidikan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan (Ngcobo dan Bertling, 2024). Walau bagaimanapun, panjang gelombang cahaya merah dan biru adalah yang paling banyak digunakan dalam penyelidikan semasa mengenai kesan kualiti cahaya pada tumbuhan. Oleh itu, dengan menyiasat kesan kualiti cahaya yang lebih pelbagai seperti oren, kuning dan hijau pada pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, kita boleh membangunkan mekanisme tindakan pelbagai sumber cahaya pada tumbuhan, sekali gus menggunakan kualiti cahaya yang berbeza dengan lebih berkesan dalam aplikasi praktikal. Ini memerlukan kajian dan penambahbaikan lanjut. Banyak proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dikawal oleh fitokrom dan fitohormon. Oleh itu, pengaruh interaksi tenaga spektrum dan bahan endogen terhadap pertumbuhan tumbuhan akan menjadi hala tuju utama penyelidikan masa depan. Selain itu, kajian mendalam tentang mekanisme molekul yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, metabolisme gula, serta kesan sinergi pelbagai faktor persekitaran terhadap tumbuhan, akan menyumbang kepada pembangunan dan penggunaan potensi pelbagai tumbuhan selanjutnya, yang akan membolehkan aplikasinya dalam bidang seperti pertanian dan bioperubatan.
Masa siaran: 11-Sep-2025