青と広角からの一日の総光量の影響

Aug 23, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7175 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

現在のサフラン（Crocus sativus L.）の屋内栽培は人工植え付けの経験のみに依存しているため、曇りや雨の日、気温の変化により花数や柱頭の収量が大きく影響を受けます。 この研究では、450 nm の青色 LED と 660 nm の広帯域赤色 LED を組み合わせた照明器具を 10 時間の光周期で使用しました。これらの LED の半値全幅 (FWHM) はそれぞれ 15 nm と 85 nm で、青色の比率で使用されました。 : 赤: 遠赤色光 = 20%: 62%: 18%。 開花特性、柱頭の品質、および葉の形態学的特性に対する日総光積分 (TDLI) の影響を評価しました。 結果は、花数、毎日の開花割合、柱頭乾燥重量およびクロセチンエステル含量がTDLIと有意に相関していることを示した(P < 0.01)。 TDLI の増加により、葉の幅と芽を超えた葉の面積がわずかに増加する可能性がありますが、芽の長さと葉の長さには有意な影響はありませんでした。 球茎当たりの平均花数と乾燥柱頭収量はいずれも、150 mol m-2 TDLI 処理下で最も高く、それぞれ最大 3.63 mg と 24.19 mg でした。 前者は元の自然光処理下よりも 0.7 高く、後者は 50% 高くなりました。 合計すると、青色 LED と 150 mol m−2 TDLI の広帯域赤色 LED を組み合わせることが、この研究におけるサフランの花数と柱頭品質にとって最も好ましい条件でした。

サフラン (Crocus sativus L.) はアヤメ科に属し、スパイス、染料、香水、漢方薬としての用途でよく知られています 1、2、3、4、5。 現在ではイタリア、スペイン、ギリシャ、イラン、インド、アフガニスタンなどで栽培されています5,6,7。 サフランは中国に導入されてから、主に長江デルタ地帯で季節限定の特別な栽培方法で栽培されています。 この地域では夏場の高温多湿のため、サフランは1年目の11月下旬から2年目の5月上旬までクローン増殖のために屋外で栽培され、開花のために5月下旬から11月上旬まで室内で栽培されます8,9。 サフランの長い緋色の柱頭の生物学的効果と潜在的な医療応用、特に月経障害、メタボリックシンドローム、抗うつ病、抗がん、抗腫瘍分野への関心が高まっています10、11、12。

しかし、サフラン柱頭の年間収量は非常に低く、供給不足と市場での高価な価格を引き起こしています6、7、13。 重要な理由は 2 つあります。(1) サフランはクローン球茎の増殖のみに依存しており、繁殖率が低いため、繁殖用の高品質の球茎を入手することが困難になります 4,14、(2) サフランの屋内栽培は主に人工的な経験に依存しており、したがって制御不可能です。環境条件は、球茎の開花が少ない、またはまったく開花しなかったり、柱頭の収穫が不足したりする現象をさらに悪化させます。 環境要因の中でも、光は植物の成長と開花に影響を与える最も重要な変数の 1 つです15。 前述の問題を解決するために、球茎の繁殖とサフランの開花に対する光スペクトル、光強度、日長の影響に関するいくつかの研究が行われました。

Moradi et al.16 は、赤色光と青色光のさまざまな比率 (100%、75%、50%、40%、25%、0% の青色光を含む) が光合成性能、バイオマス分配、および形態的および形態的影響に与える影響を調査しました。サフランの生化学的特徴を研究し、赤色に対する青色の比率を増加させると、高品質の娘球茎の生産が向上し、サフランの収穫可能な器官（球茎と花）へのバイオマス分配が変化する可能性があると結論付けました。 Zhu et al.17 は、単色赤色 LED がサフランの成長を促進し、開花を促進し、柱頭の総乾燥重量とクロシン生産量を改善することを発見しました。 梶川ら 18 は、赤色光と遠赤色光の 2 つの比率 (R/FR = 15.8 および R/FR) を照射した場合、娘球茎のシュートの長さ、最大直径、重量、および柱頭収量に有意な差がないことを発見しました。 = 1.8)、しかし、クロセチン溶液の吸光度には有意な差がありました。 娘球茎の発達段階での R/FR 比が低いと、クロセチンの増加が誘導される可能性があると推定されました。 前述の 2 つのサフランの研究では、サフランの葉に関する結果は示されていませんでした。 Ji et al.8 は、補助照明の下でサフランの葉のスペクトル応答曲線を測定し、補助照明スペクトルのピーク波長が 480 nm と 660 nm であるべきであることを発見しました。これは、バイオマス蓄積に関するスペクトルの機械的分析に有益であると考えられます。 光合成特性に関しては、Renau-Morata et al.4 は、光合成速度が年間を通じて一貫して非常に高い (26 μmol m-2 s-1) が、最大の球茎では低下することを示しました。 一方、娘球茎は主に葉の光合成によってサポートされており、サフランの器官におけるバイオマス蓄積の90％に寄与しました。 Koocheki et al.19 は、光と温度の条件が地上部の出現の長さ、空中乾燥物、葉の面積、およびサフラン球茎の活動中の新芽の数に大きな影響を及ぼし、日照時間を 6.5 時間から 16 時間に延長すると、これらすべてが増加することを示しました。コンポーネント。 それにもかかわらず、球茎が 16 時間/8 時間 (明/暗) の光条件下に置かれた場合、球茎の開花率は 33% のみであったのに対し、自然条件下に置かれた球茎では 75% でしたが、6.5 時間/5.5 時間の光条件下に置かれた球茎では開花しました。 （明/暗）は咲きませんでした。 Zhu ら 20 は、柱頭あたりの乾燥重量が 10 時間/14 時間処理で最も重く、球茎重量 20 ～ 25 g の 14 時間/10 時間処理とは有意な差がある (P < 0.05) ことを発見しました。