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緑色の光は光合成にどのような影響を与えるのか?

執筆者 | 7月 4, 2024 | blogs, グローライト | コメント0件

前書き。

緑色の光は光合成にどのような影響を与えるのか? クロロフィル吸光度曲線(図1)が示すように、クロロフィルはこれらの波長を吸収しやすいため、私たちは栽培用ライトの青色と赤色に注目することが多い。 しかし、グリーンライトはどうだろう?

緑色光は、吸光度領域が大きくくぼんでいるため、見落とされがちである(図1)。 しかしこの記事では、グリーンライトが屋内農業に大きな影響を与えることを強く主張する。

光合成

図1 クロロフィル吸光度チャート

マクリー曲線の矛盾?

グリーンライトの有効性を示す最も一般的な論拠は、マクリー曲線のグラフである(図2)。 1972年に行われたキース・マクリーの光合成実験は、緑色による光合成の寄与がより大きいことを示し、従来の吸光度曲線と矛盾しているようだ。

マクリー曲線は実際、緑色光の効能を正確に表している。 さらに、吸光度曲線との矛盾はない-2つのグラフはデータの異なる側面を測定している。 これがその説明だ。

光合成

図2 マクリー曲線

吸光度曲線の説明。

従来の吸光度曲線データは、粉砕した植物サンプルを溶媒に浸してクロロフィルを分離し、それを液体溶液に入れたものである。

次に、異なる色の光が液体を通過する。 分光装置は、クロロフィルがその光の色をどれだけ吸収したかを調べるために、透過光の残留色特性を記録する。

研究者たちは、赤、青、緑の異なる波長を、クロロフィルaとクロロフィルbについて1回ずつ検査する。 データを記録し、吸光度曲線を作成するために使用する(図1)。

 

光合成

図3 吸光度曲線データの蓄積方法

マクリー曲線の説明

マクリーの実験では、粉砕した植物成分ではなく、固形の葉全体を使用している。 これらの実験では、葉は密閉されたチャンバーに入れられ、さまざまな色の光にさらされる。

研究者たちは、光合成呼吸による酸素の増加を測定し、各光色でどれだけの光合成が行われたかを示す。 最初は、従来の吸収曲線と似たような結果を期待するかもしれないが、もう一つの要素がゲームを変える。

 

光合成

図4 マクリー曲線データの蓄積方法

その要因とは、葉の組織の厚さである。 見た目は平らだが、ミクロの世界では葉はかなり厚みがある。 青色と赤色の光は、葉組織の表層しか透過しない(図5)。

図5 葉の吸光度(左青、右赤)

BrodersonとVogelmann(機能的植物生物学 2010 37.403-412)

しかし、緑色の光はより深く透過し、葉を透過することさえある(図6)。

たとえクロロフィルが緑色光を吸収する割合が低くても、緑色光はより多くのクロロフィルを組織の奥深くまで接触させるチャンスがある。 葉緑素の吸収性は落ちるが、葉への浸透性は高まるというトレードオフの関係だ。

 

図6 葉の吸光度(左:緑、右:赤)

BrodersonとVogelmann(機能的植物生物学 2010 37.403-412)

さらに、青と赤の光は葉の最上層に限られるのに対し、緑(と遠赤)の光は葉を透過する割合が多く、下枝の光合成に影響を与える。 このため、緑色の光は、大麻のような密生したふさふさした植物に特に有効である。

このことを証明するには、分光計や分光PARメーターを使い、葉の下の光の記録を取ればよい。その結果得られるスペクトル(図7)は、緑色と遠赤色の光(>700nm)が圧倒的に多いことを示している。

 

図7 葉を透過する太陽光のスペクトル。

概要

クロロフィル吸光度曲線は、育成ライトの緑色は最小限の影響しか与えないことを示唆している-光合成に関連付けようとしているなら、これは誤解を招くかもしれない。

対照的に、McCree Curveのデータは光合成に直結しており、全葉サンプリングが含まれる。 緑色光は葉組織をよりよく透過し、下層の葉まで透過するため、緑色光子とクロロフィルとの接触率が高まる。

要約すると、McCree曲線は、成長ライトの緑色が重要であることを強く示唆している-そして、これをサポートするための実質的な研究データと経験的証拠がある。

  1. 赤色および青色発光ダイオードの下でのレタス生育強化のための緑色光補給。| Kim, H.-H., Goins, G. D., Wheeler, R. M., & Sager, J. C. (2004).
  2. 緑の光を無視するな:植物プロセスにおける多様な役割を探る | Smith, H. L., McAusland, L., & Murchie, E. H. (2017).
  3. 強い白色光では赤色光よりも緑色光の方が効率よく葉の光合成を促進する:なぜ葉は緑色なのか? | 寺島郁夫、藤田俊哉、井上奨、Chow, W. S., & Oguchi, R. (2009).

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