什麼是植物色素光平穩狀態(PSS)?

by | Feb 22, 2021

PSS-植物幼苗發芽到開花

什麼是PSS ? 植物在某些月份從幼苗到發芽再到開花,但是植物他們如何知道何時進行轉化?

對於許多植物來說,這種季節性變化是由於太陽在天空中穿過的位置和持續時間而受到觸發的。我們將研究一個稱為PSS的光照指標,以了解如何使用“植物生長燈”來觸發室內植物的相同變化。
對於植物工廠來說,這會帶來許多實際的影響,因為它們可以模擬季節並調節全年的產量。例如,您可以安排玫瑰的生長時間,從幼苗到發芽再到開花,恰好在情人節那天。

植物如何知道何時發芽?

“太陽的位置和持續時間如何觸發光形態發生(即光引起的形態變化)?

種子中有一個感光細胞(細胞),稱為植物色素 (phytochrome),可吸收紅光-它的原始狀態或同種型稱為Pr(“ r”代表紅光)。當這種植物色素吸收紅色光子時,其物理狀態從Pr更改為Pfr(“ fr”表示遠紅色)。當Pfr吸收遠紅色的光子時,它變回Pr。

Phytochrome

Phytochrome molecular red/far-red representation

陽光既包含紅光又包含遠紅光,但是在白天,陽光包含的紅光比遠紅光更多。這意味著將更多的Pr轉化為Pfr,反之亦然。但是,到了晚上,Pfr植物色素自然會降解回Pr。實際上,白天Pfr濃度會升高。夜間,Pr濃度升高。

它是Pr和Pfr植物色素上升和下降的相互作用。這兩者之間的比例將發生變化,因為夏季的日子更長。 Pfr至Pr的濃度最終將達到觸發光形態發生(從種子到發芽的轉化)的閾值。

相反,在冬季太陽在地平線上較低,而白天則較短。白天,Pr植物色素仍變為Pfr植物色素,而Pfr變為Pr。然而,由於夜晚更長,更多的Pfr植物色素被降解回Pr。 Pfr對Pr的濃度較低會阻止光形態發生。

如何使用植物生長光讓植物發芽?

植物色素PSS或植物色素光平穩狀態僅是Pr植物色素與總Pr + Pfr植物色素之比。

當然,您不能直接計算幼苗中的Pfr和Pr植物色素來確定該比例。但是,您可以測量光源將如何影響此比率,因為紅光與Pr有關聯,而遠紅光與Pfr有關聯。如您所見,光的PSS計算與光敏色素的PSS具有相同的結構。

See Phytochrome and PSS by Ian Ashdown “All things Lighting” 20190215

較高的PSS將有利於抑制光形態發生。

較低的PSS將有利於提高光形態發生。

LED燈和PSS

LED可對SPD進行光合作用所需的波長調節,因此對農業產生了重大影響。室內農業照明現在比以往任何時候都更加高效和節能。現在,這些相同的技術可以應用於光形態發生和紅光/遠紅光。

但是,LED本質上是不精確的(Binning和CCT),並且確實存在準確命中波長目標的問題。

長期以來,精密光測量儀器一直無法精確測量和實現紅光和遠紅光。 PG200N光譜儀等產品在這裡很重要。具有精確測量功能的便攜式設備,可幫助農業工作者為基於PSS的生長策略獲得最佳照明。

PSS is basically a ratio of Pr to Pfr

PSS is calculated for a lightsource based on a wavelength between 300nm and 800nm, the concentration of phytochromes, the SPD flux (number of photons) emitted for that wavelength, and the sensitivity of the phytochrome to absorb that wavelength of light.

開花植物和PSS

在一年中的某些時候,植物遵循相同的基本開花機制。但是,不同的植物會在不同的季節開花。當白天(夏季)更長時,一些植物就會開花-我們稱它們為“長日照植物”。其他人可以在白天較短(春季/冬季)時開花,它們被稱為“短日植株”。您可能已經猜到,長日植株和短日植株的PSS比率閾值觸發開花是相反的。

 

控制季節

如果農民能夠準確地實施PSS策略並控制植物季節性活動,將對室內農業產業將產生重要影響。隨著新的LED技術和具有成本效益的光譜儀的出現,比以往任何時候都顯得有希望。

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