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光の色は光合成にどのような影響を与えるのか? A visual guide.

執筆者 | 6月 21, 2024 | blogs, グローライト | コメント0件

前書き。

光の色は光合成にどのような影響を与えるのか? 白色光は虹のすべての色を含んでおり、ある特定の色は確かに光合成に特定の影響を与える。

そのため、私たちはこのビジュアルガイドを作成し、初心者のための簡単な入門書と、これから科学者や農家を目指す人のためのクイックレビューを提供した。

PARと植物

図1 ライトの色と植物

文脈のために光合成はどこで起こるのか?

図2 光合成はチラコイド膜で行われる。

光合成は、植物細胞の奥深くにあるチラコイド膜で行われる(植物細胞> 葉緑体> チラコイド> 膜)。

図3 チラコイド膜のプロセスは工場の生産ラインのようだ

小規模工場

図3の化学的なことはさておき、光を植物が使用可能なエネルギーに変える小さな工場の生産ラインと考えることができる。 PSIIとPSIの2カ所で光を吸収する。 この光は次に処理され、ATPとNADPH(すなわち植物が利用可能なエネルギー)に変わる。

光合成についてはこちら(光合成:何を、どこで、どのように、そしてなぜ?)

 

PSIIとPSIは、私たちの工場の生産ラインにおいて、光を受ける2つの重要なステーションである。

クロロフィルaとクロロフィルb

PSIIとPSIはクロロフィルaとクロロフィルbの両方を含んでおり、これらは最も重要な光吸収分子である。

オールカラー

太陽や成長ライトのすべての可視色、すなわち400nm-700nmは、クロロフィル分子の両方のタイプである程度の光合成をトリガすることができます。

単色

緑、赤、青といった単色の光でも、光合成を誘発することができる。

青と赤の光

しかし、光合成に最も効果的なのは青色光と赤色光である。 どちらのクロロフィルも、クロロフィル吸収チャート(図4a)が示すように、これらの色に敏感である。

図4a クロロフィルa、bの吸光度

赤色光と遠赤色光

さらに、クロロフィル-aは2種類のクロロフィルのうちほとんどの働きをする。つまり、クロロフィル-bよりもPSIIとPSIのプロセスを引き起こし、維持する上で活性が高い。

そして、主に2色の赤色光でこれを行う。 PSIIでは、クロロフィルaは680nm付近の赤色光を容易に吸収する。 PSIでは、クロロフィルaは700nm付近の遠赤色光を容易に吸収する。

遠赤色光について詳しくは こちら(遠赤色光は植物に何をもたらすか)。

 

クロロフィルaと赤色光

ブルーライト

クロロフィル-bは青色光に最も敏感である。

クロロフィル-aがPSIIとPSIでほとんどの仕事をするとしても、クロロフィル-bは依然として不可欠である。 青色光は波長が短くエネルギーが高いため、クロロフィルbがPSIIとPSIのいわゆる「反応中心」にエネルギーを供給できるからだ。

要するに、クロロフィル-bはPSIIとPSIの光合成系に電力を供給するのに役立ち、”アクセサリー “分子または色素と呼ばれる。

図4b 青い光は波長が短く、エネルギーが強い

クロロフィルとブルーライト

グリーンライト

緑色光は、青色光や赤色光に比べて光を吸収する作用が弱い。

しかし、緑色の光は葉の奥深くまで入り込みやすい。 つまり、表面的にしか吸収されない青や赤の光よりも、葉の組織の奥深くにあるクロロフィルまで届くことができるのだ。

緑色光も葉を透過して下層の葉に到達し、ある程度の光合成を引き起こす。 これは、薬用大麻のようなふさふさした農作物に特に当てはまる。

紫外線

紫外線はどうだろう?

紫外線はクロロフィルには吸収されず、光合成には直接関与しない。

しかし、クリプトクロムやUVR8といった他の光受容体は、植物の他の領域で紫外線を吸収し、植物の免疫、風味、保存性に関与している。

植物と紫外線に関する記事はこちら。

 

クロルフィルと紫外線
クロルフィルと紫外線

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図5 太陽光のスペクトルは、すべての色を含んでいる。 植物に必要なものはすべて揃っている。

図6 青と赤の成長光のスペクトル(PSIIに有益な赤に注目)。

図7 PSII、PSIに有益な赤と遠赤を強調したグローライトのスペクトル。 しかし、このファーレッドは開花を誘導するためのものだ。 ブルーライトはまた、PSIIとPSIを活性化し、最終的に開花のための糖生産を増加させるのに十分な電力を供給することも強調されている。

概要

植物と光の色の違いは、非常にユニークな関係にある。

  • 400nmから700nmの間のすべての光の色は、ある程度光合成を誘発することができる。
  • 赤色光と遠赤色光は、それぞれPSIIとPSIの光合成を誘発し、維持するのに最も効果的である。
  • 青色光は、PSIIとPSIの動力源となる高エネルギー源を提供する。
  • 緑色の光は、効率は悪いが、それでも葉の表層を透過し、葉の下層で光合成を引き起こすことができる。

とはいえ、屋内農家は “スペクトル “PARメーターに注目し、ダイナミックLED照明やセカンダリーLED照明の色を識別し、有利になるように調整している。 これは、収量、葉の大きさ、茎の長さを増やすこと、植物の形、果実や葉の風味を改善すること、あるいは季節を人為的に管理することを意味する。

栽培者は科学者となり、適切な色彩戦略やツールを用いて、室内栽培の技術に自信を持つようになっている。

 

PG200NスペクトルPARメーター

図8 UPRtek Spectral PARメーター – 画像をクリックすると製品ページにジャンプします。

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