Işık, bitkilere fotosentez için gerekli enerjiyi sağlar ve bu sayede organik madde üretmelerine olanak tanır.büyüme ve gelişme sırasında enerjiyi dönüştürmekIşık, bitkilere gerekli enerjiyi sağlar ve hücre bölünmesi ve farklılaşması, klorofil sentezi, doku büyümesi ve stomatal hareketin temelini oluşturur. Işık yoğunluğu, fotoperiyot ve ışık kalitesi bu süreçlerde önemli rol oynar. Bitkilerde şeker metabolizması birçok düzenleyici mekanizma içerir. Düzenleyici faktörlerden biri olan ışık, hücre duvarının bileşimini, nişasta granüllerini, sükroz sentezini ve vasküler demetlerin oluşumunu etkiler. Benzer şekilde, ışıkla düzenlenen şeker metabolizması bağlamında, şeker türleri ve genler de etkilenir. Mevcut veri tabanlarını inceledik ve ilgili az sayıda derleme bulduk. Bu nedenle, bu makale, ışığın bitki büyümesi ve gelişmesinin yanı sıra şeker metabolizması üzerindeki etkilerini özetlemekte ve farklı ışık koşulları altında bitki büyümesinin düzenleyici mekanizmalarına yeni bakış açıları sunarak, ışığın bitkiler üzerindeki etkilerinin mekanizmalarını daha ayrıntılı olarak tartışmaktadır.
Işık, bitki fotosentezi için enerji sağlar ve bitki fizyolojisinin birçok yönünü düzenleyen çevresel bir sinyal görevi görür. Bitkiler, fitokromlar ve fototropinler gibi çeşitli fotoreseptörler aracılığıyla dış ışık koşullarındaki değişiklikleri algılayabilir ve büyüme ve gelişmelerini düzenlemek için uygun sinyal yolları oluşturabilirler. Düşük ışık koşullarında, toplam bitki kuru madde içeriği, fotosentez hızı, terleme hızı, stoma iletkenliği ve gövde çapı azalır. Ayrıca, ışık yoğunluğu, bitki çimlenmesi, yaprak çoğalması ve genişlemesi, stoma gelişimi, fotosentez ve hücre bölünmesi gibi süreçleri düzenleyen kritik bir değişkendir. Fotoreseptörler aracılığıyla iletilen ışık kalitesi, bitkilerin tüm yaşam döngüsünü düzenler; farklı ışık kalitesi, bitki morfolojisi, fotosentez, büyüme ve organ gelişimi üzerinde farklı etkilere sahiptir. Bitkiler, tohum çimlenmesi, çiçeklenme ve meyve olgunlaşması gibi süreçleri destekleyen fotoperiyoda yanıt olarak büyüme ve gelişmelerini düzenleyebilirler. Ayrıca bitkilerin olumsuz faktörlere verdiği tepkilerde ve çeşitli mevsimsel değişikliklere uyum sağlamasında da rol oynar (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Bitki büyümesi ve gelişimi için temel bir madde olan şeker, birden fazla faktör tarafından etkilenen ve düzenlenen karmaşık bir taşıma ve birikim sürecinden geçer. Bitkilerdeki şeker metabolizması, sükroz taşınması, sinyal iletimi ve nişasta ve selüloz sentezi de dahil olmak üzere bitkilerdeki şekerlerin sentezini, katabolizmasını, kullanımını ve dönüşümünü kapsar (Kudo vd., 2023; Li vd., 2023b; Lo Piccolo vd., 2024). Şeker metabolizması, şekerleri verimli bir şekilde kullanır ve düzenler, bitkilerin çevresel değişikliklere adaptasyonuna katılır ve bitki büyümesi ve gelişimi için enerji sağlar. Işık, fotosentez, şeker sinyallemesi ve fotoperiyot düzenlemesi yoluyla bitkilerdeki şeker metabolizmasını etkiler ve ışık koşullarındaki değişiklikler bitki metabolitlerinde değişikliklere neden olur (Lopes vd., 2024; Zhang vd., 2024). Bu derleme, ışığın bitki fotosentetik performansı, büyüme ve gelişimi ve şeker metabolizması üzerindeki etkilerine odaklanmaktadır. Makale ayrıca, bitki büyümesini düzenlemek, verimi ve kaliteyi artırmak için ışığın kullanımına yönelik teorik bir temel sağlamak amacıyla, ışığın bitki fizyolojik özellikleri üzerindeki etkilerine ilişkin araştırmalardaki ilerlemeyi de ele almaktadır. Işık ve bitki büyümesi arasındaki ilişki hala belirsizdir ve potansiyel araştırma yönlerini ortaya koymaktadır.
Işığın birçok özelliği vardır, ancak bitkiler üzerinde en büyük etkiye sahip olanlar yoğunluğu ve kalitesidir. Işık yoğunluğu, genellikle bir ışık kaynağının parlaklığını veya bir ışın demetinin gücünü ölçmek için kullanılır. Dalga boyuna göre ışık, ultraviyole, görünür ve kızılötesi olarak ayrılabilir. Görünür ışık ise kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi ve mor olarak alt gruplara ayrılır. Bitkiler, fotosentez için birincil enerji olarak öncelikle kırmızı ve mavi ışığı emerler (Liang vd., 2021).
Ancak, tarlada farklı ışık kalitesinin uygulanması, fotoperiyodun kontrolü ve ışık yoğunluğundaki değişikliklerin bitkiler üzerindeki etkileri, çözülmesi gereken karmaşık sorunlardır. Bu nedenle, ışık koşullarının rasyonel kullanımının, bitki modelleme ekolojisinin gelişimini ve malzeme ve enerjinin kademeli kullanımını etkili bir şekilde teşvik edebileceğine, böylece bitki büyüme verimliliğini ve çevresel faydaları artırabileceğine inanıyoruz. Ekolojik optimizasyon teorisi kullanılarak, bitki fotosentezinin orta ve uzun vadeli ışığa adaptasyonu, fotosentez modellemesinin belirsizliğini azaltmak ve modelin doğruluğunu artırmak için Dünya sistemi modeline dahil edilmiştir (Luo ve Keenan, 2020). Bitkiler orta ve uzun vadeli ışığa adapte olma eğilimindedir ve orta ve uzun vadede fotosentetik kapasiteleri ve ışık enerjisi kullanım verimlilikleri artırılabilir, böylece tarla yetiştiriciliğinin ekolojik modellemesi daha etkili bir şekilde gerçekleştirilebilir. Ayrıca, tarla ekimi uygulanırken, sağlıklı bitki büyümesini teşvik etmek için ışık yoğunluğu bitki türüne ve büyüme özelliklerine göre ayarlanır. Aynı zamanda, ışık kalitesi oranını ayarlayarak ve doğal ışık döngüsünü simüle ederek, bitkilerin çiçeklenme ve meyve verme süreçlerini hızlandırmak veya yavaşlatmak mümkün olup, böylece saha modellemesinde daha hassas ekolojik düzenleme sağlanabilir.
Bitkilerde ışıkla düzenlenen şeker metabolizması, bitki büyüme ve gelişiminin iyileştirilmesine, adaptasyona ve çevresel stres faktörlerine karşı dirence katkıda bulunur. Sinyal molekülleri olarak şekerler, diğer sinyal molekülleriyle (örneğin, fitohormonlar) etkileşime girerek bitki büyüme ve gelişimini düzenler ve böylece bitki fizyolojik süreçlerini etkiler (Mukarram vd., 2023). Işık ortamını bitki büyümesi ve şeker metabolizmasına bağlayan düzenleyici mekanizmaları incelemenin, ıslah ve üretim uygulamalarına rehberlik edecek etkili bir ekonomik strateji olacağına inanıyoruz. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, yapay aydınlatma teknolojileri ve LED kullanımı gibi ışık kaynaklarının seçimi üzerine gelecekteki araştırmalar, aydınlatma verimliliğini ve bitki verimini artırmak için gerçekleştirilebilir ve bitki büyüme ve gelişimi araştırmaları için daha fazla düzenleyici araç sağlayabilir (Ngcobo ve Bertling, 2024). Bununla birlikte, kırmızı ve mavi ışık dalga boyları, ışık kalitesinin bitkiler üzerindeki etkileri üzerine yapılan mevcut araştırmalarda en yaygın olarak kullanılanlardır. Bu nedenle, turuncu, sarı ve yeşil gibi daha çeşitli ışık kalitelerinin bitki büyümesi ve gelişimi üzerindeki etkilerini araştırarak, çoklu ışık kaynaklarının bitkiler üzerindeki etki mekanizmalarını geliştirebilir ve böylece farklı ışık kalitelerini pratik uygulamalarda daha etkili bir şekilde kullanabiliriz. Bu, daha fazla çalışma ve geliştirme gerektirir. Bitki büyümesi ve gelişmesinin birçok süreci fitokromlar ve fitohormonlar tarafından düzenlenir. Bu nedenle, spektral enerji ve endojen maddelerin bitki büyümesi üzerindeki etkileşiminin incelenmesi, gelecekteki araştırmaların kilit bir yönü olacaktır. Dahası, farklı ışık koşullarının bitki büyümesi ve gelişimi, şeker metabolizması ve çoklu çevresel faktörlerin bitkiler üzerindeki sinerjik etkileri üzerindeki moleküler mekanizmaların derinlemesine incelenmesi, çeşitli bitkilerin potansiyelinin daha da geliştirilmesine ve kullanılmasına katkıda bulunacak ve bu da onların tarım ve biyotıp gibi alanlarda uygulanmasına olanak sağlayacaktır.
Yayın tarihi: 11 Eylül 2025