Дальний красный свет

Дальний красный свет — это диапазон света на крайнем красном конце видимого спектра , непосредственно перед инфракрасным светом. Обычно рассматриваемый как область длины волны между 700 и 750 нм , он смутно виден человеческим глазом. Он в значительной степени отражается или передается растениями благодаря поглощения спектру хлорофилла и воспринимается фитохромом растений фоторецептора . Однако некоторые организмы могут использовать его в качестве источника энергии при фотосинтезе. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Дальний красный свет также используется для зрения некоторыми организмами, например, некоторыми видами глубоководных рыб. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} и креветки-богомолы .

В садоводстве

Растения воспринимают свет через внутренние фоторецепторы, поглощающие сигналы определенной длины волны ( фотоморфогенез ) или передающие энергию в растительный процесс ( фотосинтез ). ^{[ 5 ]} У растений фоторецепторы криптохром и фототропин поглощают излучение синего спектра (B: λ = 400–500 нм) и регулируют внутреннюю передачу сигналов, такую как ингибирование гипокотиля, время цветения и фототропизм. ^{[ 6 ]} Дополнительные рецепторы, называемые фитохромами, поглощают излучение в красном (R: λ=660–730 нм) и дальнем красном (FR: λ>730 нм) спектрах и влияют на многие аспекты развития растений, такие как прорастание, этиоляция проростков, переход к цветению, избегание тени и тропизмы. ^{[ 7 ]} Фитохром обладает способностью менять свою конформацию в зависимости от количества или качества света, который он воспринимает, и делает это посредством фотопреобразования из фитохрома красного (Pr) в фитохром дальнего красного (Pfr). ^{[ 8 ]} Pr — неактивная форма фитрохрома, готовая воспринимать красный свет. В среде с высоким содержанием R:FR Pr меняет конформацию на активную форму фитохрома Pfr. Будучи активным, Pfr транслоцируется в клеточное ядро, связывается с факторами взаимодействия фитохрома (PIF) и направляет PIF в протеасому для деградации. Под воздействием среды с низким содержанием R:FR Pfr поглощает FR и меняет конформацию обратно на неактивный Pr. Неактивная конформация останется в цитозоле, позволяя PIF нацеливаться на свои сайты связывания в геноме и индуцировать экспрессию (т. е. избегание тени за счет удлинения клеток). ^{[ 9 ]} Облучение ФР может привести к нарушению иммунитета растений и повышению восприимчивости патогенов. ^{[ 10 ]}

FR долгое время считался минимальным вкладом в фотосинтез. В начале 1970-х годов доктор философии и профессор почвенных культур доктор Кейт Дж. МакКри лоббировал стандартное определение фотосинтетически активного излучения (ФАР: λ = 400–700 нм), которое не включало FR. ^{[ 11 ]} Совсем недавно ученые предоставили доказательства того, что более широкий спектр, называемый фотобиологически активным излучением (PBAR: λ = 280–800 нм), является более подходящей терминологией. ^{[ 12 ]} Этот диапазон длин волн включает не только FR, но также UV-A и UV-B. Эффект Эмерсона установил, что скорость фотосинтеза у красных и зеленых водорослей была выше при воздействии R и FR, чем их сумма по отдельности. ^{[ 13 ]} Это исследование заложило основу для выяснения двойной фотосистемы у растений. Фотосистема I (PSI) и фотосистема II (PSII) работают синергетически; посредством фотохимических процессов PSII переносит электроны в PSI. Любой дисбаланс между R и FR приводит к неравномерному возбуждению между PSI и PSII, тем самым снижая эффективность фотохимии. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}

См. также

Корона застенчивость

Ссылки

Цитаты

^ Петтай, Хью; Оя, Велло; Фрайберг, наследник; Лайск, Вода (2005). «Фотосинтетическая активность дальнего красного света в зеленых растениях» . Биохимия и биофизика Acta (BBA) - Биоэнергетика 1708 (3): 311–21. дои : 10.1016/j.bbabio.2005.05.005 . ПМИД 15950173 .
^ Оквист, Гуннар (1969). «Адаптации пигментного состава и фотосинтеза под действием дальнего красного излучения у Chlorellapyrenoidosa». Физиология Плантарум . 22 (3): 516–528. дои : 10.1111/j.1399-3054.1969.tb07406.x .
^ Дуглас, Р.Х.; Партридж, Дж. К.; Дулай, К.; Хант, Д.; Муллино, CW; Таубер, А.Ю.; Хюннинен, PH (1998). «Рыба-дракон видит с помощью хлорофилла». Природа . 393 (6684): 423. Бибкод : 1998Natur.393..423D . дои : 10.1038/30871 . S2CID 4416089 .
^ «Ученые обнаружили уникальный микроб в самом большом озере Калифорнии» . ScienceDaily . 11 января 2005 г.
^ Сагер, Дж. К.; Смит, Висконсин; Эдвардс, Дж.Л.; Сир, КЛ (1988). «Эффективность фотосинтеза и определение фоторавновесия фитохромов с использованием спектральных данных». Сделки ASAE . 31 (6): 1882–1889. дои : 10.13031/2013.30952 .
^ Линь, Чентао (2000). «Растительные рецепторы синего света». Тенденции в науке о растениях . 5 (8): 337–42. дои : 10.1016/S1360-1385(00)01687-3 . ПМИД 10908878 .
^ Таиз, Линкольн; Зейгер, Эдуардо (2010). Физиология растений (5-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinaur Associates, Inc.
^ Привет, Деррен; Хара, Базиль; Сакума, Мичиё; Хардман, Саманта; О'Куален, Ронан; Ригби, Стивен; Скраттон, Найджел (2012). «Сверхбыстрая активация фитохрома Cph1 Synechocystis красным светом вызывает серьезные структурные изменения в состоянии компетентности в передаче сигналов Pfr» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е52418. Бибкод : 2012PLoSO...752418H . дои : 10.1371/journal.pone.0052418 . ПМК 3530517 . ПМИД 23300666 .
^ Франкхаузер, Кристиан (2001). «Фитохромы, семейство красных/дальнекрасных поглощающих фоторецепторов» . Журнал биологической химии . 276 (15): 11453–6. дои : 10.1074/jbc.R100006200 . ПМИД 11279228 .
^ Курбье, Сара; Гревинк, Санне; Слейс, Эмма; Боном, Пьер-Оливье; Каяла, Цезарь; Ван Вис, Саския CM; Пьерик, Рональд (24 августа 2020 г.). «Дальний красный свет способствует развитию болезни Botrytis cinerea в листьях томатов посредством жасмонат-зависимой модуляции растворимых сахаров» . Растение, клетка и окружающая среда . 43 (11): 2769–2781. дои : 10.1111/шт.13870 . ПМЦ 7693051 . ПМИД 32833234 .
^ МакКри, Кейт (1972). «Спектр действия, поглощение и квантовый выход фотосинтеза сельскохозяйственных растений». Сельскохозяйственная метеорология . 9 : 191–216. дои : 10.1016/0002-1571(71)90022-7 .
^ Дерр, Оливер; Циммерманн, Бенно; Кӧглер, Стайн; Мибус, Хейко (2019). «Влияние температуры листьев и синего света на накопление розмариновой кислоты и других фенольных соединений у Plectranthus scutellarioides (L.)». Экологическая и экспериментальная ботаника . 167 : 103830. Бибкод : 2019EnvEB.16703830D . doi : 10.1016/j.envexpbot.2019.103830 . S2CID 201211911 .
^ Эмерсон, Роберт; Чалмерс, Рут; Седерстранд, Карл (1957). «Некоторые факторы, влияющие на длинноволновой предел фотосинтеза» . Труды Национальной академии наук . 43 (1): 133–143. Бибкод : 1957PNAS...43..133E . дои : 10.1073/pnas.43.1.133 . ПМЦ 528397 . ПМИД 16589986 .
^ Чжэнь, С.; ван Иерсель, Марк В. (2017). «Дальний красный свет необходим для эффективной фотохимии и фотосинтеза» . Журнал физиологии растений . 209 : 115–122. дои : 10.1016/j.jplph.2016.12.004 . ПМИД 28039776 .
^ Покок, Тесса. «Кривая МакКри раскрыта» . Биофотоника . Проверено 10 октября 2019 г.

Общие источники

Фей Ган, Шуйи Чжан, Натан С. Роквелл, Шелли С. Мартин, Дж. Кларк Лагариас, Дональд А. Брайант (12 сентября 2014 г.). «Обширное ремоделирование фотосинтетического аппарата цианобактерий в дальнем красном свете» . Наука . 345 (6202): 1312–1317. Бибкод : 2014Sci...345.1312G . дои : 10.1126/science.1256963 . ПМИД 25214622 . S2CID 206559762 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1] Петтай, Хью; Оя, Велло; Фрайберг, наследник; Лайск, Вода (2005). «Фотосинтетическая активность дальнего красного света в зеленых растениях» . Биохимия и биофизика Acta (BBA) - Биоэнергетика 1708 (3): 311–21. дои : 10.1016/j.bbabio.2005.05.005 . ПМИД 15950173 .

[2] Оквист, Гуннар (1969). «Адаптации пигментного состава и фотосинтеза под действием дальнего красного излучения у Chlorellapyrenoidosa». Физиология Плантарум . 22 (3): 516–528. дои : 10.1111/j.1399-3054.1969.tb07406.x .

[3] Дуглас, Р.Х.; Партридж, Дж. К.; Дулай, К.; Хант, Д.; Муллино, CW; Таубер, А.Ю.; Хюннинен, PH (1998). «Рыба-дракон видит с помощью хлорофилла». Природа . 393 (6684): 423. Бибкод : 1998Natur.393..423D . дои : 10.1038/30871 . S2CID 4416089 .

[4] «Ученые обнаружили уникальный микроб в самом большом озере Калифорнии» . ScienceDaily . 11 января 2005 г.

[Sager_et_al.-5] Сагер, Дж. К.; Смит, Висконсин; Эдвардс, Дж.Л.; Сир, КЛ (1988). «Эффективность фотосинтеза и определение фоторавновесия фитохромов с использованием спектральных данных». Сделки ASAE . 31 (6): 1882–1889. дои : 10.13031/2013.30952 .

[Lin-6] Линь, Чентао (2000). «Растительные рецепторы синего света». Тенденции в науке о растениях . 5 (8): 337–42. дои : 10.1016/S1360-1385(00)01687-3 . ПМИД 10908878 .

[Taiz_and_Zeiger-7] Таиз, Линкольн; Зейгер, Эдуардо (2010). Физиология растений (5-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinaur Associates, Inc.

[8] Привет, Деррен; Хара, Базиль; Сакума, Мичиё; Хардман, Саманта; О'Куален, Ронан; Ригби, Стивен; Скраттон, Найджел (2012). «Сверхбыстрая активация фитохрома Cph1 Synechocystis красным светом вызывает серьезные структурные изменения в состоянии компетентности в передаче сигналов Pfr» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е52418. Бибкод : 2012PLoSO...752418H . дои : 10.1371/journal.pone.0052418 . ПМК 3530517 . ПМИД 23300666 .

[9] Франкхаузер, Кристиан (2001). «Фитохромы, семейство красных/дальнекрасных поглощающих фоторецепторов» . Журнал биологической химии . 276 (15): 11453–6. дои : 10.1074/jbc.R100006200 . ПМИД 11279228 .

[10] Курбье, Сара; Гревинк, Санне; Слейс, Эмма; Боном, Пьер-Оливье; Каяла, Цезарь; Ван Вис, Саския CM; Пьерик, Рональд (24 августа 2020 г.). «Дальний красный свет способствует развитию болезни Botrytis cinerea в листьях томатов посредством жасмонат-зависимой модуляции растворимых сахаров» . Растение, клетка и окружающая среда . 43 (11): 2769–2781. дои : 10.1111/шт.13870 . ПМЦ 7693051 . ПМИД 32833234 .

[11] МакКри, Кейт (1972). «Спектр действия, поглощение и квантовый выход фотосинтеза сельскохозяйственных растений». Сельскохозяйственная метеорология . 9 : 191–216. дои : 10.1016/0002-1571(71)90022-7 .

[12] Дерр, Оливер; Циммерманн, Бенно; Кӧглер, Стайн; Мибус, Хейко (2019). «Влияние температуры листьев и синего света на накопление розмариновой кислоты и других фенольных соединений у Plectranthus scutellarioides (L.)». Экологическая и экспериментальная ботаника . 167 : 103830. Бибкод : 2019EnvEB.16703830D . doi : 10.1016/j.envexpbot.2019.103830 . S2CID 201211911 .

[13] Эмерсон, Роберт; Чалмерс, Рут; Седерстранд, Карл (1957). «Некоторые факторы, влияющие на длинноволновой предел фотосинтеза» . Труды Национальной академии наук . 43 (1): 133–143. Бибкод : 1957PNAS...43..133E . дои : 10.1073/pnas.43.1.133 . ПМЦ 528397 . ПМИД 16589986 .

[14] Чжэнь, С.; ван Иерсель, Марк В. (2017). «Дальний красный свет необходим для эффективной фотохимии и фотосинтеза» . Журнал физиологии растений . 209 : 115–122. дои : 10.1016/j.jplph.2016.12.004 . ПМИД 28039776 .

[15] Покок, Тесса. «Кривая МакКри раскрыта» . Биофотоника . Проверено 10 октября 2019 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]