[논문] 그늘에 있는 식물이 빛을 받는 방식을 측정하는 새로운 방법

다른 식물의 그늘에 있는 식물은 과학자들이 이전에 믿었던 것보다 더 많은 빛을 받습니다. Utrecht University와 Wageningen University & Research(WUR)의 연구진 팀은 최근에 어떻게 기사 일지에서 식물 세포 및 환경. 그들의 결론은 그늘진 환경에서 광합성의 기능에 대한 연구를 발전시킬 뿐만 아니라 온실 원예에도 도움이 될 수 있습니다.

“빛의 다양한 색상이 광합성에 어떤 영향을 미치는지 더 잘 이해하게 되면 식물의 성장당신은 재배자가 자연광을 다양한 빛으로 보충하는 현명한 방법을 개발하도록 도울 수 있습니다. 이 효과는 다른 식물의 그늘에 가려진 식물에서 발생합니다.”라고 연구를 시작한 위트레흐트 대학의 환경 과학자 휴고 드 보어(Hugo de Boer)는 설명합니다.

이는 식물이 광합성을 위해 햇빛의 일부만 포착하기 때문입니다. 공정 식물은 햇빛과 CO를 변환하는 데 사용합니다.₂ 포도당으로. 빛 중 일부는 잎을 통과하며 대부분 녹색광의 형태로 나타납니다. 숲속의 캐노피를 올려다보면 그 사실을 직접 알 수 있습니다. 나뭇잎은 머리 위의 녹색 필터처럼 보입니다. 빨간색의 눈에 보이는 부분 너머의 빛에서도 동일한 효과가 나타납니다. 색상 스펙트럼은 700~750nm의 주파수 범위입니다. 우리는 그 색을 “원적색(far-red)”이라고 부릅니다.

“따라서 다른 식물의 그늘에서 자라는 식물은 완전한 햇빛 아래에서 자라는 식물보다 더 많은 비율의 녹색 및 원적외선을 받습니다. 우리 연구에 따르면 식물은 색상 스펙트럼의 원적외선 부분을 사용하는 특별한 방법을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 광합성을 위해.”

그늘에서의 광합성

“지금까지 연구자들은 식물이 광합성을 위해 원적색광을 활용할 가능성을 거의 고려하지 않았습니다.”라고 WUR 박사는 말합니다. 후보 Tinko Jans.

이는 단색광을 이용한 이전 실험에서 식물이 주로 다음에서 나오는 빛을 사용한다는 사실이 밝혀졌기 때문입니다. 가시 파장 (400~700 nm) 광합성을 하고, 그 빛은 더 짧거나 더 긴 파장 프로세스에 거의 기여하지 않습니다.

“그러나 원적외선과 소량의 가시광선을 결합하면 실제로 광합성에 상당한 기여를 합니다. 그래서 우리는 추가 원적외선이 광합성에 어떻게 기여하는지 측정하고 모델링하는 새로운 방법을 개발했습니다.”

그늘 회피 반응

과학자들과 원예학자들은 식물이 색상 스펙트럼의 원적외선 부분을 사용하여 자신이 드리우는 그림자로부터 근처 식물을 식별할 수 있다는 것을 오랫동안 알고 있었습니다.

Jans는 “많은 식물이 빛에 대한 경쟁에서 승리하기 위해 곧게 자라 원적외선의 상대적인 증가에 반응합니다. 이러한 그늘 회피 반응은 더 많은 식물을 서로 더 가깝게 키울 수 있기 때문에 원예사에게도 도움이 됩니다. LED 기술은 식물의 그림자 반응과 원예에서의 원적색광 사용에 대한 연구에 큰 자극을 주었습니다.”

측정에서 수학적 모델까지

“이전 실험에서 우리는 그늘 회피 반응도 연구했습니다”라고 De Boer는 덧붙입니다. “형태학적 변화를 보여주는 것 외에도, 원적외선을 보충하기 위해 LED 램프를 설치하여 그들을 속이려고 했을 때 우리 차양 식물은 훨씬 더 빨리 자라기 시작했습니다. 놀랍게도 우리 식물은 추가 원적외선을 완벽하게 사용할 수 있었습니다. 광합성.”

연구진은 다양한 색상과 빛의 강도를 사용하여 수많은 광합성 측정을 수행했습니다.

De Boer는 “그러나 사용 가능한 수학적 모델과 측정 방법은 식물이 가시 스펙트럼의 빛만 사용한다는 가정에 기초했기 때문에 광합성에 대한 색상 효과를 정량화하는 것이 훨씬 더 어렵다는 것이 밝혀졌습니다. 그래서 우리는 일반적으로 다음을 적용했습니다. 결합된 측정을 사용하여 색상 효과를 정량화하기 위해 광합성 모델을 사용했습니다. 광합성 그리고 잎에 도달하는 전체 빛 스펙트럼.”