Licht is een van de belangrijke omgevingsfactoren bij de groei van planten. Vanwege het kleine formaat, lichtgewicht, lange levensduur, en verstelbare lichtintensiteit, LED is een van de belangrijke lichtbronnen geworden voor de regulering van de lichtomgeving van planten en heeft duidelijke voordelen op het gebied van energiebesparing en bevordering van de plantengroei. Op dit moment, LED wordt tot op zekere hoogte gebruikt in onderzoek naar plantenweefselkweek, en er zijn grote vorderingen gemaakt. Dit artikel introduceert de belangrijkste kenmerken van LED-groeilicht en de toepassing ervan in de weefselkweek van planten.
De unieke voordelen van LED maken het tot een van de belangrijke lichtbronnen voor onderzoek naar plantenweefselkweek. Sinds de jaren tachtig, sommige landen in de wereld zijn achtereenvolgens begonnen met onderzoek naar de toepassing van LED's in de weefselkweek van planten. Sommige hogescholen, universiteiten en wetenschappelijke onderzoeksinstellingen in China zijn ook met onderzoek op dit gebied begonnen en hebben enige bevredigende vooruitgang geboekt. Dit artikel vat het werk dat LED heeft verricht bij de teelt in fabrieken kort samen op basis van de volgende aspecten en maakt een beoordeling van de toepassingsvooruitzichten op dit gebied.
De rol van groei Geleid licht
Licht en planten
Licht is een van de belangrijkste omgevingsfactoren bij de plantengroei. Het levert niet alleen stralingsenergie voor de fotosynthese van planten, maar zorgt ook voor signaaltransductie voor planten en reguleert hun ontwikkelingsproces. Planten bevinden zich gedurende hun hele levenscyclus altijd in een voortdurend veranderende lichtomgeving. In de langetermijnevolutie, planten passen zich niet alleen aan veranderingen in de lichtomgeving aan, maar beïnvloeden elkaar ook om de omringende lichtomgeving te veranderen.
Licht en pigment
De golflengte van het zonlicht dat de grond bereikt, bedraagt ongeveer 300 naar 2600 nm, waarvan de effectieve golflengte voor fotosynthese tussen ligt 400 En 700 nm, waarvan blauw licht op 425 naar 490 nm en rood licht bij 610 naar 700 nm bijdragen aan de fotosynthese. De maximale absorptie van licht door planten is 520~610 nm (groente), wat erg laag is. Hiervan, we kunnen zien dat niet al het licht bijdraagt aan de fotosynthese van planten. Pigmenten kunnen lichtenergie absorberen en een reeks biochemische reacties veroorzaken, en verschillende pigmenten absorberen verschillende golflengten. Er zijn veel pigmenten in planten die verschillende rollen spelen.
Echter, twee soorten pigmenten, fytochroom, en cryptochroom, spelen een sleutelrol bij het reguleren van de reactie van planten op licht. Er zijn twee tautomeren van fytochromen: rood fytochroom (Pr) en verrood fytochroom (Pfr). Pr absorbeert rood licht met een golflengte van ongeveer 660 nm, en Pfr absorbeert verrood licht met een golflengte van ongeveer 730 nm. Fytochroom reguleert de reactie van veel verschillende planten op licht, inclusief fotoperiode, zaadkieming, blad ontwikkeling, hypocotyl verlenging, en vergeling. Cryptochromen absorberen lichtgolven in het bereik van blauw en ultraviolet licht, en andere pigmenten houden verband met de ontwikkeling van planten. Je kunt zien dat het blauwe licht eromheen is 460 nm en het rode licht rond 660 nm zijn de lichtgolven die planten het meest nodig hebben, en ze spelen een sleutelrol in de groei en ontwikkeling van planten.
Introductie en voordelen van LED
Inleiding tot LED
Geleid (lichtgevende diodes), dat is, lichtgevende diodes, is een apparaat dat elektrische energie effectief kan omzetten in elektromagnetische straling. In 1962, de gezamenlijke laboratoria van GE, Monsanto, en IBM ontwikkelde de red-emitting halfgeleiderverbinding GaAsP. In 1965, 's werelds eerste commercieel verkrijgbare LED die infrarood licht uit germanium uitzendt, was geboren. Met de voortdurende vooruitgang van de technologie, de ontwikkeling van witlicht-LED's is de afgelopen jaren behoorlijk snel gegaan. De lichtefficiëntie van witlicht-LED's heeft bereikt 30 lm/W, en laboratoriumonderzoeksresultaten kunnen bereiken 60 lm/W, die de gloeilampen en de naderende fluorescentielampen ruimschoots overtreft. De groei-efficiëntie van Mokolight Led Grow Light is erg hoog, en het effect ervan op de plantengroei is zeer duidelijk.
Analyse van LED-voordelen
LED heeft de voordelen van een lange levensduur, hoge lichtconversie, energiebesparing, niet gemakkelijk kleurvervaging, stabiliteit, milieubescherming, klein formaat, en zo verder. Het halve breedtebereik van het door LED uitgestraalde licht bedraagt tientallen nanometers tot enkele nanometers, en het golflengtebereik komt overeen met de golflengte die nodig is voor plantengroei. De lichtstroom van rode LED is relatief groot, en de lichtopbrengst is hoog.
Toepassing van LED-groeilichtbron in plantenweefselkweek
De toepassing van LED in plantenweefselkweek is ontwikkeld op basis van de ontwikkeling van LED-technologie en de milieuregulering van plantenweefselkweek. Zo vroeg als 1982, er was een testrapport over het gebruik van een rode LED-lichtbron met een golflengte van 650 nm ter aanvulling van licht in kastomaten. Later, LED's werden ook toegepast op milieuregulering in de plantenweefselkweek, en de rol van LED's bij energiebesparing werd besproken.
Op dit moment, het onderzoek naar de rol van LED in plantenweefsel neigt meer naar het effect van lichtintensiteit en lichtkwaliteit op de groei van weefselkweek zaailingen. Enerzijds, het onderzoek naar de twee paren fotoperioden is minder. Wat de wereld betreft, Het toepassingsonderzoek van LED in de plantenweefselkweek concentreert zich vooral in Japan en de Verenigde Staten. Het Japanse onderzoek bevindt zich in een leidende positie in de wereld. Het heeft niet alleen een LED-lichtemitterend systeem ontwikkeld dat specifiek wordt toegepast op plantenweefselkweek, maar verkreeg ook enkele belangrijke basisgegevens in combinatie met andere omgevingsfactoren. Sommige wetenschappelijke onderzoeksinstellingen in China zijn ook met onderzoek op dit gebied begonnen en hebben onafhankelijk enkele LED-lichtbronsystemen ontwikkeld voor onderzoek naar plantenweefselkweek.
De selectie op llichte kwaliteit
Toen LED's voor het eerst werden ontwikkeld, mensen ontdekten rood licht rond 660 nm, met rood licht als belangrijkste lichtbron en fluorescentie als aanvulling. Met het diepgaande onderzoek naar de fotosynthese van planten en de doorbraak van nieuwe LED-materialen, In de weefselkweek van planten worden LED's met verschillende golflengten gebruikt, en uit onderzoek is gebleken dat het beste effect rood licht is op ongeveer 660 nm en blauw licht op ongeveer 460 nm.
Verschillende lichtkwaliteit heeft een grote invloed op de groei van planten. Wetenschappers gebruiken LED-groeilampen om orchideeën te kweken en ontdekten dat rood licht zeer gunstig is voor de groei van zaailingen en de groei van zaailingbladeren kan bevorderen, maar rood licht remt de ophoping van chlorofyl, en blauw licht zal planten ertoe aanzetten chlorofyl te produceren. De beste verhouding tussen rood licht en blauw licht voor de groei van orchideeënzaailingen is 8:2.
Na vele vergelijkingsexperimenten, Wetenschappers hebben ontdekt dat de verhouding tussen rood licht en blauw licht gelijk is 3:1, het groei-effect van weefselkweekzaailingen is het beste, en bestraling met rood licht heeft de beste inductie-efficiëntie voor weefselkweekzaailingen. In de groepscultuur van druiven, we ontdekten dat blauw licht de verlenging van druivenzaailingen remt, maar kan de vorming van bladeren en chlorofyl bevorderen, en bevorderen de ontwikkeling van bladhuidmondjes. Verrood licht heeft een bepaald effect op de stengelgroei en de ophoping van chlorofyl. Het rode licht helpt bij de groei en beworteling van de druiven.
Al kan het rode licht in de kweek-LED-lamp de groei van chlorofyl tot op zekere hoogte remmen, het blauwe licht in het kweek-LED-licht kan de groei van chlorofyl bevorderen. Rood licht is bevorderlijk voor de ophoping van plantaardige suikers en zetmeel, en blauw licht bevordert de synthese van chlorofyl en eiwit. Rood licht en blauw licht hebben een enorme impact op de plantengroei, en hun effecten op de plantengroei zijn verschillend. Een redelijke verhouding tussen blauw licht en rood licht is de beste manier om de lichtkwaliteit te verbeteren. Om een geschikte lichtkwaliteit te verkrijgen, Begrijp eerst de behoeften van mensen aan doelgewassen, en voer groei-LED-lichtverhoudingen uit volgens de behoeften om de optimale weefsellichtbron.
De selectie op lichtintensiteit
Lichtintensiteit verwijst naar het aantal uitgezonden fotonen per oppervlakte-eenheid per tijdseenheid, de eenheid is μmol/(M2 · P). Lichtintensiteit is een belangrijke factor die de fotosynthese van planten beïnvloedt. Voor planten, lichtintensiteit is de fotosynthetische kwantumflux (PPF). Planten met verschillende lichtintensiteiten hebben verschillende effecten op de weefselkweek. Aardbeien groeien het beste als de PPF 60μmol/(M2 · P); wanneer de PPF 60 ~ 70 μmol / is(M2 · P), het verse gewicht van Taro-weefselkweekzaailingen is relatief hoog. Door verder onderzoek, we ontdekten dat de lichtintensiteit nog steeds verschillende effecten heeft in verschillende groeistadia van de plantenweefselkweek. In het begin, de wonden van het plantenweefsel genazen niet. Als de lichtintensiteit te hoog is, het is gemakkelijk om de plant te verbranden. De oorzaak van de bladuitbreiding van de plant zou de lichtintensiteit moeten verhogen. , Bevorder de fotosynthese van planten.
De selectie aan fotoperiode
Het onderzoek van Chen Yusong et al. bleek dat de meest geschikte LED-lichtomgeving voor gentiaan uit de fles index is 50% van blauw licht, PPF van 120μmol/(M2 · P), en fotoperiode van 16 H. De beste lichtomgeving voor gentiaanonderzoek met fluorescentielampen in het Taiwan Sugar Research Institute is PPF 80 μmol/(M2 · P), en de fotoperiode is 12 uur. Onderzoek door RCJao et al. toonde aan dat wanneer de fotoperiode is 16 H, het kweekeffect van in aardappelweefsel gekweekte plantjes onder gelijktijdige bestraling met rood en blauw licht is beter dan dat van alternatieve bestraling met rood en blauw licht. In aanvulling, langdurige bestraling met een lage PPF is beter dan langdurige bestraling met een hoge PPF. Het effect is goed.
De selectie op pstroomtoevoermodus
door Lai Jianzhou et al. heeft aangetoond dat je met gelijkstroom LED's kunt aansturen, de 40 De door de driver geleverde Hz-voedingsfrequentie kan energiezuiniger zijn dan 60 Hz. Echter, om de kosten verder te verlagen, we kunnen de AC-voeding direct gebruiken om te rijden, die de productiekosten van het AC-DC-conversiecircuit kunnen vermijden. Studies hebben aangetoond dat het haalbaar is om volledig rode LED's op wisselstroom te gebruiken om gekleurde alocasia-weefselkweekzaailingen te produceren. Jao Ruey-Chi et al. beweerde in het onderzoek naar aardappelen dat als we alleen maar naar de groeisnelheid kijken, de plant groeit het beste als de LED aan staat 720 Hz (1.4 mevrouw), de werkverhouding is 50%, en de fotoperiode is 16 H. Denk aan het probleem van het energieverbruik, de LED is het meest energiezuinig als de werkverhouding goed is 50% bij 180 Hz (5.5 mevrouw), en de lichtperiode is 16 H.
Toepassingsvooruitzichten van LED-groeilichtbron in plantenweefselkweek
Beperkende factoren en tegenmaatregelen
Enkele tekortkomingen van LED zelf, zoals lage helderheid, moeilijke warmteafvoer van PN-overgang, slechte spothelderheid en kleuruniformiteit, en de hoge prijs beperken de promotie en toepassing van LED in de plantenweefselkweek, wat niet bevorderlijk is voor de industrialisatie van LED in de plantenweefselkweek. Grootschalige toepassing in de productie. Om dit probleem op te lossen is de ontwikkeling en verbetering van opto-elektronische technologie vereist, evenals de introductie van relevant beleid en regelgeving. Met de ontwikkeling van opto-elektronische technologie, de technische problemen van LED zelf zullen worden opgelost, en de prijs van LED zal ook worden verlaagd, wat de brede toepassing van LED in weefselkweek zal bevorderen.
Ontwikkelingstrend
LED is een nieuw type hoogefficiënte en energiebesparende lichtbron. Het gebruik van LED als lichtbron in plantenweefselkweek kan de kosten van weefselkweek verlagen. Tegelijkertijd, vanwege de kenmerken van LED-lichtkwaliteit, instelbare lichtintensiteit, en smalle golfband, het onderzoek naar plantenfotofysiologie zal diepgaander zijn. In de toekomst, de toepassing van LED in plantenweefselkweek moet het verlichtingsapparaat strikt controleren, selecteer de juiste LED, houd rekening met de prestaties en betrouwbaarheid en de speciale gebruiksomstandigheden van fabrieksverlichting; Combineer de kenmerken van de LED, gebruik de LED rationeel, en houd rekening met de nominale werkomstandigheden van de LED.
Het ontwerp van het aandrijfcircuit en de selectie van de voeding moeten worden gecombineerd met andere factoren van omgevingsregulering, zoals CO2-bemesting, temperatuurregeling, en zo verder. In aanvulling, het is noodzakelijk om het gebruik van plantengroeiregulatoren te combineren om het toepassingsonderzoek van LED in plantenweefselkweek diepgaander en systematischer te maken.
