鹿角蕨人工光照：led植物燈光譜中添加DR/FR純色晶粒的重要性

雖然蕨類植物(二歧鹿角蕨)在觀賞植物的生產者中很流行，它是一種相對鮮為人知的生理物種。關於深紅光 DR/遠紅光 FR(光譜中需含有波峰值)比對光形態發生的影響的研究主要是指種子植物。但是，蕨類植物中的植物色素反應機理完全不同，涉及在細胞質中定位生理活性形式的植物色素，而沒有轉移到細胞核中。(文章出處: 鹿角蕨植物燈)

這項工作確定了年輕蕨類孢子營養素對DR/FR比變化的反應，並使用無損檢測方法研究了各種光譜光成分下的孢子體個體發育。已經表明，形態發生子孢子的發育取決於DR/FR比。在較高的DR/FR比下，與低值時相比，芽孢子葉綠素的生長較慢。高DR/FR值導致PSII的光化學性能降低，並且PSII反應中心受體部分的功能發生不利變化，而PSII活力分析表明模擬陰影具有積極作用。DR/FR比的值不影響藍綠色葉片熒光的強度。但是，在較高DR/FR值下生長的植物中，深紅光和遠紅光的熒光強度顯著更高。葉片光學特性的分析表明，在較低的DR/FR比下生長的植物葉片中類胡蘿蔔素和花色苷的濃度較高。確定光譜光組成對該物種生理的影響可能對植物育種者和自然棲息地中這些附生植物的保護有用。

和和光譜成分在光形態發生中也起著特殊的作用。太陽輻射使植物能夠在個體發育的早期階段啟動與適應不斷變化的環境條件相關的特定代謝途徑。各個光波長的相應比例攜帶著有關外部環境條件的生物學有用信息，並調節組織形態發生的過程（Kraepiel等，2001）。深紅光與遠紅光的比率(DR/FR)發揮了關鍵作用，從而告知植物環境中發生的變化。它決定了特定的生理反應，因此有時也決定了形態反應（Fankhauser 2001））。通常被稱為“光形態發生顏料”的植物色素主要負責吸收深紅光 DR/遠紅光 FR波長（Quail 1994）。植物色素光感知是檢測細菌，藍細菌，真菌和植物中見機制（Rösler等人，2010年）。植物在細胞水平上對DR/FR比變化的響應與基因表達深紅光和遠紅光的常的變化和許多代謝途徑的啟動有關，它們充當光形態發生過程的信號功能（Kircher等，1999； Neff等，2000）。）。與蕨類植物相比，蕨類植物，苔蘚和某些藻類中的植物色素反應機理不同。主要區別在於缺少被深紅光激活的植物色素庫的一部分從細胞質到細胞核的移位（Wada 1988；Rösler等人2010）。在弱光條件下生長的不同蕨類物種中，嵌合型（混合型）感光體結合了植物色素和光蛋白的特性，可以在個體發育中通過深紅光和遠紅光調節形態發生過程中發揮重要作用（Kawai等人，2003年）。

太陽光的強度和光譜都受到地球大氣層不斷變化的影響。這是由於大氣成分（天然的（二氧化碳，水蒸氣，臭氧）以及污染物（例如，微粒）和天氣狀況（雲層））的動態變化。此外，部分輻射從葉片表面及其細胞結構反射（Taiz和Zeiger 2006）。另外，在光譜組成及其強度方面，單個植物的結構，冠層和森林層的複雜結構導致單個器官的異構照明。這尤其適用於生長在森林低層的植物，樹冠調節光照，溫度和濕度，並誘導形成特定的微氣候（Nadkarni等人，2004年）。）。這主要適用於DR / FR比率，其值隨距樹冠頂部的距離而減小。雨林中人類活動的增加導致這些當地生態系統的退化以及包括光在內的非生物因素的影響強度發生波動。這是附生植物尤為重要，如樹冠下生活的鹿角蕨。

側柏屬是少數泛熱帶附生蕨屬之一，在非洲-馬達加斯加擁有6種，在澳大利亞有8-11種，在南美洲熱帶地區只有一種（Kreier和Schneider 2006）。該屬屬於細孢子囊菌蕨類，在結構上極為不同。除了典型的草本孢子體植物外，它還包括木本植物和附生植物。蕨類植物形態的不同尋常性質解釋了桔梗側柏被分為後者。

孢子體的成熟形式以兩種類型的葉片為特徵：孢子營養素和巢葉。巢葉負責使植物保持在樹幹上，以及腐殖質和水的積累，而綠色的芽孢葉綠素的葉子起著基本的同化作用。它們在成熟植物中的大小通常在25至90厘米之間（Jones和Goudey 1981）。它們適應帶狀形狀，兩端分叉，孢子囊位於下椎板表面。

儘管鹿角蕨種非常受歡迎，主要是由於其美學價值，但人們對P. bifurcatum的生理學知之甚少。迄今為止，進行的生理學研究主要限於確定該植物對乾旱脅迫的反應以及用於商業目的的微繁殖方法的描述（Rut等人，2003； Aspiras，2010； Liao和Wu，2011）。近年來，已開始研究光強度對假單胞菌光合裝置功能的影響（Sanusi等人，2011年）。），哪些自然棲息地正日益暴露於壓力輻射之下。它與發生地區的人為壓力增加有關，特別是與雨林砍伐有關。

本文分析了幼枝假單胞菌孢子體的形態變化和子葉綠素葉片的光化學效率與到達植物的光的DR / FR比的關係。此值提供有關生長環境中光強度的信息，即遮光或日照-分別為低（L）或高（H）DR / FR。植物對DR / FR比的響應是所謂的避光策略的關鍵要素。考慮到Platecerium屬植物對高光強度的敏感性的信息（Sanusi等人，2011年），研究了DR / FR比的增加是否影響了P. bifurcatum的光形態發生過程。孢子體。所應用的實驗條件允許追踪各種光譜組成中孢子體個體發育的差異。這項研究的優勢是僅使用非破壞性研究方法，可以追踪同一片葉子在個體發育過程中的進行性生理變化。

鹿角蕨是蕨類生理研究中有趣的實驗材料。

1. 儘管缺乏在解剖學顯著差異，已經4週後，蕨類植物的葉子sporotrophophyll的形態發生發展P. bifurcatum很大程度上取決於在光譜中的比值。他們在DR / FR值增加時顯示出葉片尺寸的有限發展，這是日照強度高的環境的特徵。觀察到最大光化學效率的降低，並且通過PSII的能量流較慢。
2. 葉片的藍綠色和紅色熒光參數反映了個體發育和植物對DR / FR比變化的反應所產生的差異。
3. 葉片光學特性的分析表明，在較低的DR / FR比下生長的植物葉片中類胡蘿蔔素和花色苷的積累更高。