Аңдатпа: Көкөніс көшеттері көкөніс өндірісінің алғашқы қадамы болып табылады, ал көшеттердің сапасы отырғызылғаннан кейінгі көкөністердің өнімділігі мен сапасы үшін өте маңызды. Көкөніс өнеркәсібіндегі еңбек бөлінісінің үздіксіз жетілдірілуімен көкөніс көшеттері біртіндеп тәуелсіз өнеркәсіптік тізбекті құрып, көкөніс өндірісіне қызмет етті. Ауа райының қолайсыздығына байланысты дәстүрлі көшет өсіру әдістері көшеттердің баяу өсуі, аяқты өсуі және зиянкестер мен аурулар сияқты көптеген қиындықтарға тап болады. Аяқты көшеттерді басқару үшін көптеген коммерциялық культиваторлар өсу реттегіштерін пайдаланады. Дегенмен, өсу реттегіштерін қолдану кезінде көшеттердің қаттылығы, азық-түлік қауіпсіздігі және қоршаған ортаның ластану қаупі бар. Химиялық бақылау әдістерінен басқа, механикалық ынталандыру, температура мен суды бақылау көшеттердің аяқты өсуінің алдын алуда рөл атқара алса да, олар сәл онша ыңғайлы және тиімді емес. Әлемдік жаңа Covid-19 эпидемиясының әсерінен көшет өнеркәсібінде еңбек күшінің жетіспеушілігі мен еңбек шығындарының өсуінен туындаған өндірісті басқару қиындықтары айқындала түсті.

Жарықтандыру технологиясының дамуымен көкөніс көшеттерін өсіру үшін жасанды жарықты пайдалану көшеттердің жоғары тиімділігі, зиянкестер мен аурулардың аздығы және стандарттаудың оңайлығы сияқты артықшылықтарға ие. Дәстүрлі жарық көздерімен салыстырғанда, жаңа буын жарықдиодты жарық көздері энергия үнемдеу, жоғары тиімділік, ұзақ қызмет ету мерзімі, қоршаған ортаны қорғау және беріктік, шағын өлшем, төмен жылу сәулеленуі және шағын толқын ұзындығы сияқты сипаттамаларға ие. Ол өсімдік зауыттары ортасында көшеттердің өсу және даму қажеттіліктеріне сәйкес тиісті спектрді қалыптастыра алады және көшеттердің физиологиялық және метаболикалық процестерін дәл басқара алады, сонымен бірге көкөніс көшеттерінің ластанудан таза, стандартталған және жылдам өндірілуіне ықпал етеді және көшет циклін қысқартады. Оңтүстік Қытайда пластикалық жылыжайларда бұрыш пен қызанақ көшеттерін (3-4 шынайы жапырақ) өсіру үшін шамамен 60 күн, ал қияр көшеттерін (3-5 шынайы жапырақ) өсіру үшін шамамен 35 күн қажет. Өсімдік зауыты жағдайында 20 сағаттық фотопериод және 200-300 мкмоль/(м2•с) PPF жағдайында қызанақ көшеттерін өсіру үшін небәрі 17 күн, ал бұрыш көшеттерін өсіру үшін 25 күн қажет. Жылыжайда дәстүрлі көшет өсіру әдісімен салыстырғанда, LED өсімдік зауытының көшет өсіру әдісін қолдану қиярдың өсу циклін 15-30 күнге айтарлықтай қысқартты, ал бір өсімдіктегі аналық гүлдер мен жемістер саны сәйкесінше 33,8% және 37,3%-ға өсті, ал ең жоғары өнімділік 71,44%-ға артты.

Энергияны пайдалану тиімділігі тұрғысынан өсімдік зауыттарының энергияны пайдалану тиімділігі сол ендіктегі Венло типті жылыжайларға қарағанда жоғары. Мысалы, швед өсімдік зауытында 1 кг салат жапырақтарының құрғақ затын өндіру үшін 1411 МДж қажет, ал жылыжайда 1699 МДж қажет. Дегенмен, егер салат жапырақтарының бір килограммына қажетті электр энергиясы есептелсе, өсімдік зауытына 1 кг құрғақ салат жапырақтарын өндіру үшін 247 кВт·сағ қажет, ал Швеция, Нидерланды және Біріккен Араб Әмірліктеріндегі жылыжайлар сәйкесінше 182 кВт·сағ, 70 кВт·сағ және 111 кВт·сағ қажет.

Сонымен қатар, өсімдік зауытында компьютерлерді, автоматты жабдықтарды, жасанды интеллект пен басқа да технологияларды пайдалану көшет өсіруге қолайлы қоршаған орта жағдайларын дәл бақылауға, табиғи орта жағдайларының шектеулерінен арылуға және көшет өндірісінің ақылды, механикаландырылған және жыл сайынғы тұрақты өндірісін жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Соңғы жылдары өсімдік зауытының көшеттері Жапонияда, Оңтүстік Кореяда, Еуропада, Америка Құрама Штаттарында және басқа елдерде жапырақты көкөністерді, жеміс-жидек көкөністерін және басқа да экономикалық дақылдарды коммерциялық өндіруде қолданылып келеді. Өсімдік зауыттарының жоғары бастапқы инвестициялары, жоғары пайдалану шығындары және үлкен жүйелік энергия тұтынуы Қытай өсімдік зауыттарында көшет өсіру технологиясын насихаттауды шектейтін кедергілер болып табылады. Сондықтан экономикалық пайданы арттыру үшін жарықты басқару стратегиялары, көкөніс өсіру модельдерін құру және автоматтандыру жабдықтары тұрғысынан жоғары өнімділік пен энергия үнемдеу талаптарын ескеру қажет.

Бұл мақалада соңғы жылдары өсімдік зауыттарындағы көкөніс көшеттерінің өсуі мен дамуына жарықдиодты жарық ортасының әсері, өсімдік зауыттарындағы көкөніс көшеттерінің жарықты реттеуді зерттеу бағытының болашағы қарастырылады.

1. Көкөніс көшеттерінің өсуі мен дамуына жарық ортасының әсері

Өсімдіктердің өсуі мен дамуының маңызды қоршаған орта факторларының бірі ретінде жарық өсімдіктердің фотосинтезді жүзеге асыруы үшін энергия көзі ғана емес, сонымен қатар өсімдіктердің фотоморфогенезіне әсер ететін негізгі сигнал болып табылады. Өсімдіктер жарық сигнал жүйесі арқылы сигналдың бағытын, энергиясын және жарық сапасын сезінеді, өздерінің өсуі мен дамуын реттейді және жарықтың болуына немесе болмауына, толқын ұзындығына, қарқындылығына және ұзақтығына жауап береді. Қазіргі уақытта белгілі өсімдік фоторецепторларына кем дегенде үш клас кіреді: қызыл және қызыл жарықты (FR) сезетін фитохромдар (PHYA~PHYE), көк және ультракүлгін А сәулелерін сезетін криптохромдар (CRY1 және CRY2) және УК-В сәулелерін сезетін УК-В рецепторы UVR8 элементтері (Phot1 және Phot2). Бұл фоторецепторлар байланысты гендердің экспрессиясына қатысады және реттейді, содан кейін өсімдік тұқымының өнуі, фотоморфогенез, гүлдену уақыты, екінші реттік метаболиттердің синтезі мен жинақталуы, биотикалық және абиотикалық стресстерге төзімділік сияқты тіршілік әрекеттерін реттейді.

2. Көкөніс көшеттерінің фотоморфологиялық қалыптасуына жарықдиодты жарық ортасының әсері

2.1 Көкөніс көшеттерінің фотоморфогенезіне әртүрлі жарық сапасының әсері

Спектрдің қызыл және көк аймақтары өсімдік жапырағының фотосинтезі үшін жоғары кванттық тиімділікке ие. Дегенмен, қияр жапырақтарының таза қызыл жарыққа ұзақ уақыт әсер етуі фотожүйені зақымдайды, бұл стоматальды реакцияның тежелуі, фотосинтездік қабілеттің және азотты пайдалану тиімділігінің төмендеуі және өсудің тежелуі сияқты «қызыл жарық синдромы» құбылысына әкеледі. Жарық қарқындылығы төмен болған жағдайда (100±5 мкмоль/(м2•с)) таза қызыл жарық қиярдың жас және жетілген жапырақтарының хлоропласттарын зақымдауы мүмкін, бірақ зақымдалған хлоропласттар таза қызыл жарықтан қызыл және көк жарыққа ауысқаннан кейін қалпына келеді (R:B= 7:3). Керісінше, қияр өсімдіктері қызыл-көк жарық ортасынан таза қызыл жарық ортасына ауысқан кезде, фотосинтездік тиімділік айтарлықтай төмендеген жоқ, бұл қызыл жарық ортасына бейімделуді көрсетеді. «Қызыл жарық синдромы» бар қияр көшеттерінің жапырақ құрылымын электронды микроскоппен талдау арқылы тәжірибе жасаушылар таза қызыл жарық кезінде жапырақтардағы хлоропласттардың саны, крахмал түйіршіктерінің мөлшері және грана қалыңдығы ақ жарықпен өңделгендерге қарағанда айтарлықтай төмен екенін анықтады. Көк жарықтың араласуы қияр хлоропласттарының ультрақұрылымын және фотосинтетикалық сипаттамаларын жақсартады және қоректік заттардың шамадан тыс жиналуын жояды. Ақ жарықпен, қызыл және көк жарықпен салыстырғанда, таза қызыл жарық қызанақ көшеттерінің гипокотильді созылуын және котиледонды кеңеюін күшейтті, өсімдіктің биіктігі мен жапырақ ауданын айтарлықтай арттырды, бірақ фотосинтетикалық қабілеттілікті, Рубиско құрамын және фотохимиялық тиімділікті айтарлықтай төмендетті және жылудың таралуын айтарлықтай арттырды. Әр түрлі өсімдіктер бірдей жарық сапасына әртүрлі жауап беретінін көруге болады, бірақ монохроматикалық жарықпен салыстырғанда өсімдіктердің фотосинтез тиімділігі жоғары және аралас жарық ортасында қарқынды өседі.

Зерттеушілер көкөніс көшеттерінің жарық сапасының үйлесімін оңтайландыру бойынша көптеген зерттеулер жүргізді. Жарық қарқындылығы бірдей болған кезде, қызыл жарықтың арақатынасының артуымен, өсімдіктің биіктігі мен қызанақ пен қияр көшеттерінің жаңа салмағы айтарлықтай жақсарды, ал қызыл мен көктің арақатынасы 3:1 болатын өңдеу ең жақсы нәтиже берді; керісінше, көк жарықтың жоғары арақатынасы қысқа және тығыз қызанақ пен қияр көшеттерінің өсуін тежеді, бірақ көшеттердің өскіндеріндегі құрғақ зат пен хлорофиллдің мөлшерін арттырды. Ұқсас заңдылықтар бұрыш пен қарбыз сияқты басқа дақылдарда байқалады. Сонымен қатар, ақ жарықпен салыстырғанда, қызыл және көк жарық (R:B=3:1) тек жапырақ қалыңдығын, хлорофилл мөлшерін, фотосинтетикалық тиімділігін және қызанақ көшеттерінің электронды тасымалдау тиімділігін ғана емес, сонымен қатар Кальвин цикліне, вегетариандық өсу құрамына және көмірсулардың жиналуына байланысты ферменттердің экспрессия деңгейлерін де айтарлықтай жақсартты. Қызыл және көк жарықтың екі қатынасын (R:B=2:1, 4:1) салыстыра отырып, көк жарықтың жоғары қатынасы қияр көшетінде аналық гүлдердің пайда болуын ынталандыруға және аналық гүлдердің гүлдену уақытын жеделдетуге ықпал етті. Қызыл және көк жарықтың әртүрлі қатынасы қырыққабат, руккола және қыша көшеттерінің жаңа салмақ өнімділігіне айтарлықтай әсер етпесе де, көк жарықтың жоғары қатынасы (30% көк жарық) қырыққабат пен қыша көшеттерінің гипокотиль ұзындығын және шырша жарнағын айтарлықтай қысқартты, ал шырша жарнағынын түсі тереңдеді. Сондықтан, көшет өндіруде көк жарықтың үлесін тиісті түрде арттыру көкөніс көшеттерінің түйін аралығын және жапырақ ауданын айтарлықтай қысқарта алады, көшеттердің бүйірлік созылуына ықпал етеді және көшеттердің беріктік индексін жақсартады, бұл берік көшеттерді өсіруге ықпал етеді. Жарық қарқындылығы өзгеріссіз қалған жағдайда, қызыл және көк жарықтағы жасыл жарықтың артуы тәтті бұрыш көшеттерінің жаңа салмағын, жапырақ ауданын және өсімдік биіктігін айтарлықтай жақсартты. Дәстүрлі ақ флуоресцентті шаммен салыстырғанда, қызыл-жасыл-көк (R3:G2:B5) жарық жағдайында «Okagi №1 қызанақ» көшеттерінің Y[II], qP және ETR айтарлықтай жақсарды. Таза көк жарыққа ультракүлгін сәулені (100 мкмоль/(м2•с) көк жарық + 7% УК-А) қосу руккола мен қышаның сабақтарының созылу жылдамдығын айтарлықтай төмендетті, ал FR қосу керісінше болды. Бұл сондай-ақ қызыл және көк жарықтан басқа, басқа жарық қасиеттерінің де өсімдіктердің өсуі мен даму процесінде маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. Ультракүлгін сәуле де, FR да фотосинтездің энергия көзі болмаса да, екеуі де өсімдіктердің фотоморфогенезіне қатысады. Жоғары қарқынды УК сәулесі өсімдік ДНҚ мен ақуыздарына және т.б. зиянды. Дегенмен, УК сәулесі жасушалық стресстік реакцияларды белсендіреді, бұл өсімдіктердің өсуінде, морфологиясында және дамуында қоршаған ортаның өзгерістеріне бейімделу үшін өзгерістер тудырады. Зерттеулер көрсеткендей, төмен R/FR өсімдіктерде көлеңкеден аулақ болу реакцияларын тудырады, бұл өсімдіктерде морфологиялық өзгерістерге, мысалы, сабақтың ұзаруына, жапырақтардың сиреуіне және құрғақ заттардың өнімділігінің төмендеуіне әкеледі. Жіңішке сабақ күшті көшеттерді өсіру үшін жақсы өсу белгісі емес. Жалпы жапырақты және жеміс-жидек көшеттері үшін қатты, ықшам және серпімді көшеттерді тасымалдау және отырғызу кезінде проблемалар туындамайды.

УК-А қияр көшеттерінің өсімдіктерін қысқа және ықшам ете алады, ал трансплантациядан кейінгі өнімділік бақылаудан айтарлықтай ерекшеленбейді; ал УК-В айтарлықтай тежегіш әсерге ие, ал трансплантациядан кейінгі өнімділікті төмендету әсері айтарлықтай емес. Алдыңғы зерттеулер УК-А өсімдіктердің өсуін тежейтінін және өсімдіктерді ергежейлі ететінін көрсетті. Бірақ УК-А-ның болуы дақыл биомассасын басудың орнына, оны іс жүзінде күшейтетіні туралы дәлелдер көбейіп келеді. Негізгі қызыл және ақ жарықпен салыстырғанда (R:W=2:3, PPFD 250 мкмоль/(м2·с)), қызыл және ақ жарықтағы қосымша қарқындылық 10 Вт/м2 (шамамен 10 мкмоль/(м2·с)) құрайды. Қырыққабаттың УК-А сәулесі қырыққабат көшеттерінің биомассасын, түйіндер аралық ұзындығын, сабақ диаметрін және өсімдік жамылғысының енін айтарлықтай арттырды, бірақ УК қарқындылығы 10 Вт/м2-ден асқан кезде күшейту әсері әлсіреді. Күніне 2 сағаттық ультракүлгін-А қоспасын (0,45 Дж/(м2•с)) беру «Oxheart» қызанақ көшеттерінің биіктігін, жапырақшаларының ауданын және жаңа салмағын айтарлықтай арттыра алады, ал қызанақ көшеттерінің H2O2 мөлшерін азайтады. Әр түрлі дақылдардың ультракүлгін сәулеге әр түрлі жауап беретінін көруге болады, бұл дақылдардың ультракүлгін сәулеге сезімталдығымен байланысты болуы мүмкін.

Егілген көшеттерді өсіру үшін тамырсабақты егуді жеңілдету үшін сабақтың ұзындығын тиісті түрде арттыру керек. FR-дің әртүрлі қарқындылығы қызанақ, бұрыш, қияр, асқабақ және қарбыз көшеттерінің өсуіне әртүрлі әсер етті. Суық ақ жарықта 18,9 мкмоль/(м2•с) FR қосу қызанақ және бұрыш көшеттерінің гипокотил ұзындығы мен сабағының диаметрін айтарлықтай арттырды; 34,1 мкмоль/(м2•с) FR қияр, асқабақ және қарбыз көшеттерінің гипокотил ұзындығы мен сабағының диаметрін жақсартуға ең жақсы әсер етті; жоғары қарқынды FR (53,4 мкмоль/(м2•с)) осы бес көкөніске ең жақсы әсер етті. Көшеттердің гипокотил ұзындығы мен сабағының диаметрі енді айтарлықтай артпады және төмендеу үрдісін көрсете бастады. Бұрыш көшеттерінің жаңа салмағы айтарлықтай төмендеді, бұл бес көкөніс көшетінің FR қанығу мәндерінің барлығы 53,4 мкмоль/(м2•с)-тан төмен екенін және FR мәні FR-ге қарағанда айтарлықтай төмен екенін көрсетеді. Әр түрлі көкөніс көшеттерінің өсуіне әсері де әртүрлі.

2.2 Көкөніс көшеттерінің фотоморфогенезіне әртүрлі күндізгі интегралдың әсері

Күндізгі жарық интегралы (DLI) өсімдік бетіне бір күнде түсетін фотосинтетикалық фотондардың жалпы мөлшерін білдіреді, бұл жарық қарқындылығы мен жарық уақытына байланысты. Есептеу формуласы DLI (моль/м2/тәулік) = жарық қарқындылығы [μмоль/(м2•с)] × Күндізгі жарық уақыты (сағ) × 3600 × 10-6. Жарық қарқындылығы төмен ортада өсімдіктер жарық аз ортаға сабақ пен түйін аралық ұзындығын ұзарту, өсімдік биіктігін, сабақ ұзындығын және жапырақ ауданын арттыру, сондай-ақ жапырақ қалыңдығын және таза фотосинтетикалық жылдамдықты азайту арқылы жауап береді. Жарық қарқындылығының артуымен, қышадан басқа, бірдей жарық сапасындағы руккола, қырыққабат және қырыққабат көшеттерінің гипокотил ұзындығы мен сабағының ұзаруы айтарлықтай төмендеді. Жарықтың өсімдіктің өсуі мен морфогенезіне әсері жарық қарқындылығы мен өсімдік түрлерімен байланысты екенін көруге болады. DLI жоғарылауымен (8,64 ~ 28,8 моль/м2/тәулік), қияр көшеттерінің өсімдік түрі қысқа, күшті және тығыз болды, ал жапырақтың меншікті салмағы мен хлорофилл мөлшері біртіндеп төмендеді. Қияр көшеттерін егуден кейін 6 ~ 16 күннен кейін жапырақтары мен тамырлары кеуіп қалды. Салмағы біртіндеп артып, өсу қарқыны біртіндеп жеделдеді, бірақ егуден кейін 16-21 күннен кейін қияр көшеттерінің жапырақтары мен тамырларының өсу қарқыны айтарлықтай төмендеді. DLI-дің жоғарылауы қияр көшеттерінің таза фотосинтез жылдамдығын арттырды, бірақ белгілі бір мәннен кейін таза фотосинтез жылдамдығы төмендей бастады. Сондықтан, тиісті DLI таңдау және көшеттердің әртүрлі өсу кезеңдерінде әртүрлі қосымша жарық стратегияларын қолдану энергия тұтынуды азайтуы мүмкін. Қияр мен қызанақ көшеттеріндегі еритін қант пен SOD ферментінің мөлшері DLI қарқындылығының артуымен артты. DLI қарқындылығы тәулігіне 7,47 моль/м2-ден 11,26 моль/м2-ге дейін артқан кезде, қияр көшетіндегі еритін қант пен SOD ферментінің мөлшері сәйкесінше 81,03% және 55,5%-ға артты. Сол DLI жағдайларында жарық қарқындылығының артуымен және жарық уақытының қысқаруымен қызанақ пен қияр көшеттерінің PSII белсенділігі тежелді, ал төмен жарық қарқындылығы мен ұзақ мерзімді қосымша жарық стратегиясын таңдау қияр мен қызанақ көшеттерінің жоғары көшет индексі мен фотохимиялық тиімділігін өсіруге қолайлы болды.

Егілген көшеттерді өндіру кезінде жарықтың аз болуы егілген көшеттердің сапасының төмендеуіне және жазылу уақытының ұзаруына әкелуі мүмкін. Тиісті жарық қарқындылығы егілген жазылу орнының байланысу қабілетін арттырып, күшті көшеттердің индексін жақсартып қана қоймай, сонымен қатар аналық гүлдердің түйін орнын азайтып, аналық гүлдердің санын көбейте алады. Өсімдік зауыттарында тәулігіне 2,5-7,5 моль/м2 DLI қызанақ егілген көшеттердің жазылу қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жеткілікті болды. Егілген қызанақ көшеттерінің тығыздығы мен жапырақ қалыңдығы DLI қарқындылығының артуымен айтарлықтай өсті. Бұл егілген көшеттердің жазылуы үшін жоғары жарық қарқындылығын қажет етпейтінін көрсетеді. Сондықтан, энергия тұтынуы мен отырғызу ортасын ескере отырып, тиісті жарық қарқындылығын таңдау экономикалық пайданы жақсартуға көмектеседі.

3. Көкөніс көшеттерінің стресске төзімділігіне жарықдиодты жарық ортасының әсері

Өсімдіктер фоторецепторлар арқылы сыртқы жарық сигналдарын қабылдайды, бұл өсімдікте сигнал молекулаларының синтезі мен жиналуын тудырады, осылайша өсімдік мүшелерінің өсуі мен қызметін өзгертеді және сайып келгенде өсімдіктің стресске төзімділігін жақсартады. Әртүрлі жарық сапасы көшеттердің суыққа төзімділігі мен тұзға төзімділігін жақсартуға белгілі бір ықпал етеді. Мысалы, қызанақ көшеттері түнде 4 сағат бойы жарықпен толықтырылған кезде, қосымша жарықсыз өңдеумен салыстырғанда, ақ жарық, қызыл жарық, көк жарық, қызыл және көк жарық қызанақ көшеттерінің электролит өткізгіштігін және MDA мөлшерін төмендетіп, суыққа төзімділікті жақсарта алады. 8:2 қызыл-көк қатынасында өңделген қызанақ көшеттеріндегі SOD, POD және CAT белсенділігі басқа өңдеулерге қарағанда айтарлықтай жоғары болды және олардың антиоксиданттық қабілеті мен суыққа төзімділігі жоғары болды.

УК-В-ның соя тамырының өсуіне әсері негізінен ABA, SA және JA сияқты гормондық сигнал беру молекулаларын қоса алғанда, тамырдың NO және ROS құрамын арттыру арқылы өсімдіктің стресске төзімділігін жақсартуға және IAA, CTK және GA құрамын азайту арқылы тамырдың дамуын тежеуге бағытталған. УК-В фоторецепторы UVR8 фотоморфогенезді реттеуге ғана емес, сонымен қатар УК-В стрессінде де маңызды рөл атқарады. Қызанақ көшеттерінде UVR8 антоцианиндердің синтезі мен жиналуын делдал етеді, ал УК-бейімделген жабайы қызанақ көшеттері олардың жоғары қарқынды УК-В стрессіне төтеп беру қабілетін жақсартады. Дегенмен, УК-В-ның Arabidopsis тудырған құрғақшылық стрессіне бейімделуі UVR8 жолына тәуелді емес, бұл УК-В өсімдік қорғаныс механизмдерінің сигнал тудыратын айқаспалы реакциясы ретінде әрекет ететінін көрсетеді, сондықтан әртүрлі гормондар құрғақшылық стрессіне бірлесіп қарсы тұруға қатысады, бұл ROS жинау қабілетін арттырады.

FR әсерінен өсімдік гипокотилінің немесе сабағының ұзаруы да, өсімдіктердің суық стресске бейімделуі де өсімдік гормондарымен реттеледі. Сондықтан FR әсерінен туындаған «көлеңкеден аулақ болу әсері» өсімдіктердің суыққа бейімделуімен байланысты. Тәжірибе жүргізушілер арпа көшеттерін өнгеннен кейін 18 күннен кейін 15°C температурада 10 күн бойы толықтырды, 5°C дейін салқындатты + 7 күн бойы FR қоспасын қолданды және ақ жарықпен өңдеумен салыстырғанда FR арпа көшеттерінің аязға төзімділігін арттыратынын анықтады. Бұл процесс арпа көшеттеріндегі ABA және IAA мөлшерінің жоғарылауымен қатар жүреді. Кейіннен 15°C FR-мен алдын ала өңделген арпа көшеттерін 5°C-қа ауыстыру және 7 күн бойы FR қоспасын жалғастыру жоғарыда аталған екі өңдеуге ұқсас нәтижелерге әкелді, бірақ ABA реакциясының төмендеуімен. Әртүрлі R:FR мәндері бар өсімдіктер өсімдік тұзына төзімділігіне де қатысатын фитогормондардың (GA, IAA, CTK және ABA) биосинтезін басқарады. Тұз стрессі кезінде R:FR қатынасының төмен жарық ортасы қызанақ көшеттерінің антиоксиданттық және фотосинтетикалық қабілетін жақсарта алады, көшеттерде ROS және MDA өндірісін азайта алады және тұзға төзімділікті жақсарта алады. Тұздылық стрессі де, R:FR мәні де төмен (R:FR=0,8) хлорофилл биосинтезін тежеді, бұл хлорофилл синтезі жолында PBG-нің UroIII-ге айналуының тежелуімен байланысты болуы мүмкін, ал R:FR ортасы тұздылықты тиімді түрде жеңілдете алады, бұл хлорофилл синтезінің стресс тудырған бұзылуынан туындайды. Бұл нәтижелер фитохромдар мен тұзға төзімділік арасындағы маңызды корреляцияны көрсетеді.

Жарық ортасынан басқа, басқа да қоршаған орта факторлары көкөніс көшеттерінің өсуі мен сапасына әсер етеді. Мысалы, CO2 концентрациясының артуы жарықтың қанығуының максималды мәнін Pn (Pnmax) арттырады, жарықтың өтемақы нүктесін төмендетеді және жарықты пайдалану тиімділігін жақсартады. Жарық қарқындылығы мен CO2 концентрациясының артуы фотосинтетикалық пигменттердің құрамын, суды пайдалану тиімділігін және Кальвин цикліне байланысты ферменттердің белсенділігін жақсартуға көмектеседі және ақырында қызанақ көшеттерінің фотосинтетикалық тиімділігі мен биомасса жинақталуының жоғары деңгейіне қол жеткізеді. Қызанақ пен бұрыш көшеттерінің құрғақ салмағы мен тығыздығы DLI-мен оң корреляцияға ие болды, ал температураның өзгеруі сол DLI өңдеу кезіндегі өсуге де әсер етті. 23~25℃ ортасы қызанақ көшеттерінің өсуіне қолайлырақ болды. Температура мен жарық жағдайларына сәйкес зерттеушілер бұрыштың салыстырмалы өсу қарқынын бате таралу моделіне негізделген болжау әдісін жасады, бұл бұрыш егілген көшет өндірісін қоршаған ортаны реттеуге ғылыми басшылық бере алады.

Сондықтан, өндірісте жарықты реттеу схемасын жасаған кезде тек жарық ортасының факторлары мен өсімдік түрлерін ғана емес, сонымен қатар көшеттердің қоректенуі мен суды басқару, газ ортасы, температура және көшеттердің өсу кезеңі сияқты өсіру және басқару факторларын да ескеру қажет.

4. Мәселелер және перспективалар

Біріншіден, көкөніс көшеттерінің жарықты реттеуі күрделі процесс болып табылады және өсімдік зауыты ортасындағы әртүрлі көкөніс көшеттеріне әртүрлі жарық жағдайларының әсерін егжей-тегжейлі талдау қажет. Бұл жоғары тиімділік пен жоғары сапалы көшет өндірісі мақсатына жету үшін жетілген техникалық жүйені құру үшін үздіксіз зерттеу қажет екенін білдіреді.

Екіншіден, жарықдиодты жарық көзінің қуатты пайдалану деңгейі салыстырмалы түрде жоғары болғанымен, өсімдіктерді жарықтандыруға арналған қуат тұтыну жасанды жарықты пайдаланып көшет өсірудің негізгі энергия тұтынуы болып табылады. Өсімдік зауыттарының үлкен энергия тұтынуы әлі де өсімдік зауыттарының дамуын шектейтін кедергі болып табылады.

Соңында, ауыл шаруашылығында өсімдіктерді жарықтандырудың кеңінен қолданылуымен болашақта жарықдиодты өсімдік шамдарының құны айтарлықтай төмендейді деп күтілуде; керісінше, еңбек шығындарының артуы, әсіресе эпидемиядан кейінгі дәуірде, жұмыс күшінің жетіспеушілігі өндірісті механикаландыру және автоматтандыру процесін ілгерілетуге міндетті. Болашақта жасанды интеллектке негізделген басқару модельдері мен ақылды өндіріс жабдықтары көкөніс көшеттерін өндірудің негізгі технологияларының біріне айналады және өсімдік зауытының көшет технологиясын дамытуды жалғастырады.

Авторлары: Цзехуй Тан, Хучэн Лю
Мақала көзі: Ауыл шаруашылығы инженериясының технологиясы (жылыжай бау-бақшасы) бойынша Wechat аккаунты