Kokie yraultravioletinių (UV) ir toli{0}}raudonų (tolimųjų-raudonų) šviesos diodų poveikis antriniams hidroponinių augalų metabolitams (pvz., antioksidantams)?
Ultravioletiniai (UV) ir toli{0}}raudoni šviesos diodai tapo galingais įrankiais, leidžiančiais manipuliuoti antrinių metabolitų gamyba hidroponiniuose augaluose, todėl augintojai gali tiksliai kontroliuoti tokius junginius kaip antioksidantai, fenoliai ir flavonoidai. Šie metabolitai ne tik didina augalų atsparumą, bet ir maistinę vertę, todėl jų tikslinė indukcija yra pagrindinis dėmesys kontroliuojamoje-aplinkos žemdirbystėje.
UV šviesos diodai, apimantis UV-A (315–400 nm) ir UV-B (280–315 nm) bangos ilgius, veikia kaip abiotiniai stresoriai, suaktyvinantys augalų apsaugos mechanizmus. UV-B poveikis ypač stimuliuoja fenilpropanoido kelią – pagrindinį antioksidantų, tokių kaip antocianinai ir resveratrolis, biosintezės kelią. Tyrimai rodo, kad vidutinės UV-B dozės (paprastai 1–5 % viso šviesos intensyvumo) gali 20–50 % padidinti fenolio kiekį žalumynuose, tokiuose kaip salotos ir špinatai. Šis atsakas yra prisitaikantis: augalai gamina šiuos junginius, kad sugertų UV spinduliuotę, apsaugodami DNR ir fotosintezės mechanizmus nuo pažeidimų. UV-A, nors ir ne toks intensyvus, padidina flavonoidų kaupimąsi-iki 30 % žolelėse, pvz., baziliko-, reguliuodamas genus, dalyvaujančius flavonoidų biosintezėje, pvz., chalkono sintazę. Tačiau per didelis UV poveikis gali būti žalingas, sukelti oksidacinį stresą ir sulėtinti augimą, todėl trukmė ir intensyvumas turi būti kruopščiai sukalibruoti, dažnai apriboti iki 2–4 valandų per dieną hidroponinėse sistemose.
Toli{0}}raudoni šviesos diodai (700–800 nm)turi įtakos antriniams metabolitams, nes jie dalyvauja augalų fotomorfogenezėje, tarpininkauja fitochromams{0}}šviesai{1}}jautri baltymai, reguliuojantys genų ekspresiją. Skirtingai nei UV, tolima-raudona šviesa pirmiausia moduliuoja augalų architektūrą ir išteklių paskirstymą, netiesiogiai paveikdama metabolitų gamybą. Tokiose kultūrose kaip pomidorai ir paprikos, toli{5}}raudonos spalvos poveikis padidina antioksidantų, tokių kaip likopenas ir vitaminas C, koncentraciją 15–25 %. Tai siejama su padidėjusiu fotosintezės transportavimu į vaisius, kur šie junginiai sintetinami. Tolima{10}}raudona šviesa taip pat skatina su stresu{11}}susijusių metabolitų, įskaitant karotenoidus, sintezę, pakeisdama augalų šviesos kokybės suvokimą, o tai suaktyvina apsaugines reakcijas net ne{12}}stresinėmis sąlygomis.
Kombinuotas UV ir toli{0}}raudonų šviesos diodų taikymasgali sukelti sinergetinį poveikį. Pavyzdžiui, lapinėse daržovėse, tokiose kaip lapiniai kopūstai, nustatyta, kad nuoseklus UV-B (ryte) ir toli-raudonos (vakare) poveikis padidina bendrą fenolio kiekį iki 60 %, palyginti su vieno -spektro apdorojimu. UV-sukeltas stresas skatina fenilpropanoido kelią, o toli-raudona padidina anglies paskirstymą metabolitų sintezei, padidindama gamybą. Tačiau sąveika būdinga rūšiai-: kai kuriuose augaluose, pvz., mėtų, sumažėjęs flavonoidų kiekis, veikiant kartu UV ir toli{10}}raudonai, pabrėžia, kad reikia pagal rūšį pritaikytų protokolų.
Augintojai turi suderinti indukciją su augalų sveikata. UV-B dozės, viršijančios 5 % visos šviesos, gali sukelti chlorofilo skaidymą ir sumažinti biomasę, o tai kompensuoja metabolitų padidėjimą. Panašiai dėl ilgalaikio toli-raudono poveikio gali per daug pailgėti stiebas ir sumažėti derlius. Optimalios strategijos apima impulsinį UV naudojimą (1–2 valandas per dieną) ir tolimą -raudoną papildą paskutinėje augimo fazėje, užtikrinant metabolitų indukciją nepažeidžiant augalų gyvybingumo.
Apibendrinant galima pasakyti, kad UV šviesos diodai tiesiogiai sukelia{0}}į stresą reaguojančius antrinius metabolitus, o toli{1}}raudoni šviesos diodai padidina gamybą dėl architektūrinių ir išteklių{2}}paskirstymo efektų. Strateginis jų naudojimas hidroponinėse sistemose gali žymiai pagerinti pasėlių maistinę kokybę ir sudaryti tvarų kelią į aukštos -vertės, antioksidantų- turtingą produkciją.
