Licht levert planten de energie die ze nodig hebben voor fotosynthese, waardoor ze organisch materiaal kunnen produceren.energie omzetten tijdens groei en ontwikkelingLicht voorziet planten van de nodige energie en vormt de basis voor celdeling en -differentiatie, chlorofylsynthese, weefselgroei en stomatabeweging. Lichtintensiteit, fotoperiode en lichtkwaliteit spelen een belangrijke rol in deze processen. Het suikermetabolisme in planten omvat vele regulerende mechanismen. Licht, als een van deze regulerende factoren, beïnvloedt de samenstelling van de celwand, zetmeelkorrels, sucrosesynthese en de vorming van vaatbundels. Evenzo worden, in de context van het door licht gereguleerde suikermetabolisme, ook suikertypes en genen beïnvloed. We hebben de bestaande databases geraadpleegd en slechts enkele relevante overzichten gevonden. Daarom vat dit artikel de effecten van licht op plantengroei en -ontwikkeling, evenals op het suikermetabolisme, samen en bespreekt het de mechanismen van lichteffecten op planten in meer detail, waarmee nieuwe inzichten worden verkregen in de regulerende mechanismen van plantengroei onder verschillende lichtomstandigheden.
Licht levert energie voor de fotosynthese van planten en fungeert als een omgevingssignaal dat diverse aspecten van de plantenfysiologie reguleert. Planten kunnen veranderingen in de externe lichtomstandigheden waarnemen via verschillende fotoreceptoren, zoals fytochromen en fototropinen, en de juiste signaalroutes instellen om hun groei en ontwikkeling te reguleren. Bij weinig licht neemt het totale droge stofgehalte van de plant af, evenals de fotosynthesesnelheid, de transpiratiesnelheid, de stomatale geleidbaarheid en de stengeldiameter. Daarnaast is de lichtintensiteit een cruciale variabele die processen reguleert zoals kieming, bladgroei en -ontwikkeling, stomatale ontwikkeling, fotosynthese en celdeling. De lichtkwaliteit die via fotoreceptoren wordt doorgegeven, reguleert de gehele levenscyclus van planten, waarbij verschillende lichtkwaliteiten verschillende effecten hebben op de plantmorfologie, fotosynthese, groei en orgaanontwikkeling. Planten kunnen hun groei en ontwikkeling reguleren in reactie op de fotoperiode, wat processen zoals zaadkieming, bloei en vruchtrijping bevordert. Het speelt ook een rol in de reacties van planten op ongunstige factoren en in de aanpassing aan verschillende seizoensveranderingen (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Suiker, een fundamentele stof voor de groei en ontwikkeling van planten, ondergaat een complex transport- en accumulatieproces dat wordt beïnvloed en gereguleerd door meerdere factoren. Het suikermetabolisme in planten omvat de synthese, afbraak, benutting en transformatie van suikers, waaronder sucrosetransport, signaaltransductie en de synthese van zetmeel en cellulose (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Suikermetabolisme maakt efficiënt gebruik van suikers en reguleert deze, speelt een rol in de aanpassing van planten aan veranderingen in het milieu en levert energie voor de groei en ontwikkeling van planten. Licht beïnvloedt het suikermetabolisme in planten via fotosynthese, suikersignalering en fotoperiode-regulatie, waarbij veranderingen in lichtomstandigheden leiden tot veranderingen in plantenmetabolieten (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Deze review richt zich op de effecten van licht op de fotosynthetische prestaties, groei en ontwikkeling en het suikermetabolisme van planten. Het artikel bespreekt ook de voortgang in het onderzoek naar de effecten van licht op fysiologische kenmerken van planten, met als doel een theoretische basis te bieden voor het gebruik van licht om de plantengroei te reguleren en de opbrengst en kwaliteit te verbeteren. De relatie tussen licht en plantengroei is nog onduidelijk en suggereert mogelijke onderzoeksrichtingen.
Licht heeft vele eigenschappen, maar de intensiteit en kwaliteit ervan hebben de grootste invloed op planten. Lichtintensiteit wordt vaak gebruikt om de helderheid van een lichtbron of de sterkte van een lichtstraal te meten. Op basis van golflengte kan licht worden onderverdeeld in ultraviolet, zichtbaar en infrarood. Zichtbaar licht wordt verder onderverdeeld in rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Planten absorberen voornamelijk rood en blauw licht als de primaire energiebron voor fotosynthese (Liang et al., 2021).
De toepassing van verschillende lichtkwaliteiten in het veld, de beheersing van de fotoperiode en de effecten van veranderingen in lichtintensiteit op planten zijn echter complexe problemen die moeten worden opgelost. Daarom zijn wij van mening dat rationeel gebruik van lichtomstandigheden de ontwikkeling van ecologische plantmodellen en het cascadegebruik van materialen en energie effectief kan bevorderen, waardoor de efficiëntie van plantengroei en de milieuvoordelen worden verbeterd. Door gebruik te maken van de ecologische optimalisatietheorie wordt de aanpassingscapaciteit van plantenfotosynthese aan licht op middellange en lange termijn in het aardesysteemmodel opgenomen om de onzekerheid van fotosynthesemodellering te verminderen en de nauwkeurigheid van het model te verbeteren (Luo en Keenan, 2020). Planten hebben de neiging zich aan te passen aan licht op middellange en lange termijn, en hun fotosynthetische capaciteit en efficiëntie van het gebruik van lichtenergie op middellange en lange termijn kunnen worden verbeterd, waardoor een effectievere ecologische modellering van veldteelt mogelijk wordt. Bovendien wordt bij het planten in het veld de lichtintensiteit aangepast aan de plantensoort en groeikenmerken om een gezonde plantengroei te bevorderen. Tegelijkertijd is het, door de verhouding tussen lichtkwaliteit en natuurlijke lichtcyclus aan te passen, mogelijk om de bloei en vruchtvorming van planten te versnellen of te vertragen, waardoor een nauwkeurigere ecologische regulering van veldmodellen mogelijk wordt.
Lichtgereguleerd suikermetabolisme in planten draagt bij aan de verbetering van plantengroei en -ontwikkeling, aanpassing aan en weerstand tegen omgevingsstressfactoren. Suikers fungeren als signaalmoleculen en reguleren plantengroei en -ontwikkeling door interactie met andere signaalmoleculen (bijvoorbeeld fytohormonen), waardoor ze de fysiologische processen van planten beïnvloeden (Mukarram et al., 2023). Wij zijn van mening dat het bestuderen van de regulerende mechanismen die de lichtomgeving koppelen aan plantengroei en suikermetabolisme een effectieve economische strategie zal zijn om veredelings- en productiepraktijken te sturen. Met de ontwikkeling van technologie kan toekomstig onderzoek naar de selectie van lichtbronnen, zoals kunstmatige verlichtingstechnologieën en het gebruik van LED's, worden uitgevoerd om de lichtefficiëntie en de plantopbrengst te verbeteren, waardoor er meer regulerende instrumenten beschikbaar komen voor onderzoek naar plantengroei en -ontwikkeling (Ngcobo en Bertling, 2024). Momenteel worden echter vooral rode en blauwe lichtgolflengten gebruikt in onderzoek naar de effecten van lichtkwaliteit op planten. Door de effecten van diverse lichtkwaliteiten, zoals oranje, geel en groen, op de groei en ontwikkeling van planten te onderzoeken, kunnen we de werkingsmechanismen van meerdere lichtbronnen op planten ontrafelen en zo verschillende lichtkwaliteiten effectiever inzetten in praktische toepassingen. Dit vereist verder onderzoek en verbetering. Veel processen in de groei en ontwikkeling van planten worden gereguleerd door fytochromen en fytohormonen. Daarom zal de invloed van de interactie tussen spectrale energie en endogene stoffen op de plantengroei een belangrijke onderzoeksrichting voor de toekomst zijn. Bovendien zal een diepgaande studie van de moleculaire mechanismen waarmee verschillende lichtomstandigheden de plantengroei en -ontwikkeling, het suikermetabolisme en de synergetische effecten van meerdere omgevingsfactoren op planten beïnvloeden, bijdragen aan de verdere ontwikkeling en benutting van het potentieel van diverse planten, waardoor hun toepassing mogelijk wordt in sectoren zoals de landbouw en de biomedische wetenschap.
Geplaatst op: 11 september 2025