نور فلورسنت، انکوباتورها

دانلود پایان نامه ارشد

ميکروارگانيسمها در جدول 2-1 نشان داده شده است [29 و 223]. از نقطه نظر بيولوژيکي، سوالات اساسي در مورد کارايي لامپهاي LED در فعاليتهاي فتوسنتزي گياهان و توليدات ثانويه آنها وجود دارد. آنچه که مسلم است، گياهان عکسالعملهاي متفاوتي را نسبت به طول موجهاي مختلف نور نشان ميدهند. اولين مطالعه انجام شده در مورد اثرات نور LED بر توليدات گياهي با استفاده از انکوباتورهاي LED توسط فولتا و همکاران در سال 2005 انجام شد، هر چند بازده رشد گياهان گزارش نگرديد [به نقل از 223]. مطالعات اوليه بر روي رشد گياه تحت نور قرمز LED توسط بولا و همکاران [57] روي کاهو انجام شد. در مطالعه آنان گياه کاهو تحت نور قرمز LED (300 ميکرومول فوتون بر مترمربع در ثانيه) همراه با نور تکميلي آبي فلورسنت با شدت 30 ميکرومول فوتون بر مترمربع در ثانيه و همچنين نور فلورسنت سفيد سرد (با شدت نور يکسان) قرار گرفت. وزن تر، وزن خشک و تعداد گرههاي حاوي برگ در گياهان تحت نور قرمز LED نسبت به فلورسنت افزايش يافت، در حالي که در گياهان تحت نور فلورسنت طول برگ پنجم گياه بيشتر بود اما عرض برگ اختلافي با نور قرمز LED نداشت. مارتينيو و همکاران [180] ميزان ماده خشک يکساني را در گياه کاهو تحت نور قرمز LED (با طول موج 650 نانومتر) و نور فلورسنت گزارش نمودند. آنها اظهار نمودند که رشد اين گياه تحت نور قرمز LED منجر به طويل شدن هيپوکوتيل ميشود که اين پديده به فيتوکرومها وابسته است. تحت نوردهي مذکور، ميزان تحريک و برانگيختگي فيتوکروم به دليل عدم وجود اشعه مادون قرمز، بالا ميباشد. اضافه کردن حداقل 15 ميکرومول فوتون بر متر مربع در ثانيه نور آبي ميتواند مانع از طويل شدن هيپوکوتيل گردد [131]. هر چند دليل اصلي اين پديده مشخص نشده است اما اين فرضيه وجود دارد که نور آبي، گيرنده نور آبي را که سيتوکروم نام دارد فعال نموده و اين امر باعث کاهش طول هيپوکوتيل ميگردد [16]. در مطالعات ديگري روي کاهو، نور آبي LED باعث کاهش معنيدار در طول ساقه شد و ترکيب نور آبي و قرمز، رشد گياه را افزايش داده و براي توليد اقتصادي و با صرفه گياه توصيه گرديد [223]. طيف نور قرمز LED (674-650 نانومتر) منطبق با حداکثر جذبي کلروفيل و فيتوکروم ميباشد و اضافه نمودن نور آبي به قرمز باعث ايجاد شرايط نزديک به حالت طبيعي (در معرض نور خورشيد) براي گياه ميگردد. همچنين مشخص شده است که ترکيب دو طيف مذکور، باعث افزايش فعاليت فتوسنتزي نسبت به نورهاي تک رنگ LED ميگردد [182، 223 و 230]. محققين معتقدند که تحت نوردهي تکميلي با طيف آبي، محتواي نيتروژن در گياه افزايش مييابد و گروهي نيز معتقدند که ترکيب نور آبي با قرمز، باعث باز شدن بهتر روزنهها و در نتيجه فراهمي بهتر CO2 براي گياه ميگردد. همچنين از آنجايي که باز شدن روزنهها توسط گيرندههاي نور آبي کنترل ميشود امکان افزايش وزن خشک گياه با افزايش سطح نور آبي نشان داده شده است [112 و 232].
هر چند ممکن است نور قرمز در فتوسنتز گياه سهم اساسي را ايفا کند، اما نور قرمز خالص و يا آبي خالص نميتواند براي رشد ايدهآل گياه کافي باشد [223]. براون و همکاران [53] رشد فلفل (Capsicum annuum L.) را تحت نور قرمز LED و نور قرمز LED همراه با نور مکمل آبي فلورسنت مطالعه نمودند. بر اساس گزارش آنها، رشد گياهان تحت نور قرمز خالص و در غياب نور تکميلي آبي، نسبت به گياهاني که تحت نوردهي مکمل آبي بودند کاهش يافت. بنابراين به نظر ميرسد که گونههاي گياهي نميتوانند رشد نهايي خود را در نور قرمز خالص LED تکميل نمايند [223].
نور آبي و قرمز ميتوانند با ترکيب نور سبز نيز همراه باشند اما اثرات آن بر روي رشد گياهان مشخص نبوده و مطالعات بسيار کمي در اين زمينه وجود دارد. در مطالعه اسکارت و شاو [229] شمعداني معطر (Pelargonium graveolens) تحت 3 کيفيت نور فلورسنت شامل سفيد، سبز و قرمز قرار گرفت و نتيجهگيري شد که براي فراهم آوردن شرايط يکسان براي فتوسنتز تحت 3 کيفيت نوري مذکور، شدت نورهاي 100، 173 و 89 ميکرومول فوتون بر مترمربع در ثانيه به ترتيب براي نورهاي سفيد، سبز و قرمز لازم بود. در اين شرايط نوري، ميزان فتوسنتز گياهان تحت نور قرمز، 2 برابر ميزان فتوسنتز در نور سبز اعلام شد. در مطالعهاي روي کاهو، رشد گياه در تيمار ترکيب 5 درصد سبز LED با تيمار نوري آبي+قرمز LED تفاوت معنيداري با تيمارآبي+قرمز LED(بدون کاربرد نور سبز) نداشت، در حالي که کاربرد بيش از 50 درصد نور سبز LED همراه با نورهاي آبي+ قرمز، باعث کاهش در رشد گياه گرديد. همچنين استفاده از سيستم نوردهي سبز تا حدود 24 درصد، باعث افزايش رشد گياه شد [152].
نور سفيد ترکيبي از شدتهاي پايين نورهاي آبي، قرمز و ديگر طول موجهاي نوري ميباشد و بنابراين اثرات نور آبي و قرمز را در فتوسنتز خالص گياهي به صورت ضعيفتر نسبت به هر طول موج خالص دارا ميباشد. اين امر ممکن است باعث کاهش ميزان رشد گياهان تحت نور سفيد در مقايسه با نورهاي آبي و يا قرمز LED به صورت تک فام گردد [223]. آنچه که حائز اهميت ميباشد اين نکته است که جذب طيفهاي نوري موثر در فتوسنتز، به طور عمده توسط کلروفيلها صورت ميگيرد و محتواي کلروفيل مطابق با کيفيت نور LED تغيير ميکند. در مطالعهاي توليد کلروفيل تحت نور سفيد LED کاهش يافت و زماني که گياه تحت نوردهي آبي LED (475-460 نانومتر) قرار گرفت اين کاهش جبران گرديد، در حالي که اين نتيجه تحت نور قرمز LED قرار نگرفت [76]. بر خلاف کلروفيل، ميزان بتا-کاروتن در برگهاي گياه نخودفرنگي رشد کرده تحت نور قرمز LED نسبت به گياهان رشد کرده تحت نور آبي و يا سفيد LED به طور معنيداري افزايش يافت [76]. لازم به ذکر است که علاوه بر کيفيت نور، شدت نور نيز در توليد و تجمع رنگيزههاي گياهي حائز اهميت است. به عنوان مثال، در مطالعهاي، گياهچههاي گندم تحت نور قرمز LED و شدت نور 100 ميکرومول فوتون بر متر مربع در ثانيه، توليد و تجمع کلروفيل بالاتري نسبت به همين شرايط ولي در شدت نور 500 ميکرومول فوتون بر متر مربع در ثانيه داشتند. بازدارندگي مذکور توسط نور تکميلي آبي با شدت 30 ميکرومول فوتون بر متر مربع در ثانيه برطرف گرديد. هر چند هيچ توضيح و تفسيري توسط محققين در مورد علت اين امر بيان نگرديد اما ميتوان کاهش توليد کلروفيل در شدت نور بالا را به دليل تخريب نوري سريع مولکولهاي کلروفيل تشکيل شده دانست [76].
2-13-5- توليد ترکيبات ثانويه گياهي تحت تأثير نور LED
گياهان فتوسنتز کننده در مقابله با تنش نوري، مکانيزمهاي کوتاه مدت و بلند مدت را براي کاهش و يا تأخير اثرات تنش به کار ميگيرند. برخي از اين مکانيزمها عبارتند از توليد ترکيبات ثانويه (مانند فعالسازي چرخه زانتوفيل117 [37]، فرو نشاندن غير شيميايي نوري118 [41 و 103] و يا افزايش توليد آنتياکسيدانها که باعث جهتگيري توليدات اوليه گياهي به سمت توليدات ثانويه ميگردند [158]. آنچه که مسلم است، اين ترکيبات نقشهاي محافظتي، ترميمي و يا سرکوبکنندگي (راديکالهاي اکسيژن) داشته و سنتز اين مواد در کلروپلاستهاي گياه صورت ميگيرد [46، 165 و 269]. از جمله ترکيبات ثانويه اصلي و مهم ميتوان به ترپنوئيدها [127] و فنيل پروپانها [159] اشاره نمود که به طور عمده در گياهان دارويي از جمله نعناع توليد ميگردند. با اين حال، افزايش تشعشع نوري همواره باعث افزايش متابوليتهاي ثانويه نميشود بلکه ميتواند باعث کاهش در توليد اين متابوليتها مانند فلاونوئيدها و فنوليکها در گياهان دارويي گردد [133]. تا به حال گزارشي مبني بر جنبههاي فيزيولوژيکي و سلولي تأثيرات نور LED در توليدات ثانويه گياهان عالي گزارش نشده است اما مشخص شده که بسته به گونه گياه و شرايط رشد، متابوليتهاي ثانويه مانند آنتوسيانين و ترکيبات فلاونوئيدي تحت شرايط مذکور افزايش مييابند [167 و 173].
اثرات نور آبي و يا قرمز LED، تنها محدود به افزايش رشد و نمو در گياهان نميباشد بلکه ميتواند باعث افزايش محتواي آنتياکسيداني در گياهان گردد. به عنوان مثال، در مطالعهاي، نور قرمز LED (660-658

جدول 2-1- برخي از مطالعات در رابطه با اثرات مثبت نور LED بر توليدات گياهي و ميکروارگانيسمها [223]
کيفيت نور LED
اثرات
گياه/ ميکروارگانيسم
قرمز+10 درصد آبي فلورسنت
افزايش در وزن خشک ساقه، افزايش عملکرد دانه
گندم (Triticum aestivum)
قرمز+آبي
افزايش در وزن تر ريشه و ساقه
توت فرنگي (Fragaria vesca)
قرمز+آبي
افزايش در اندازه و وزن تر و خشک پياز
ليليوم (Lilium candidum)
قرمز+آبي
بهبود در القاء گلدهي، افزايش تعداد جوانه گل و گلهاي شکفته
سيکلامن (Cyclamen persicum)
قرمز+آبي
افزايش سطح برگ و ميزان فتوسنتز
کاهو (Lactuca sativa) و تربچه (Raphanus sativus)
قرمز+آبي
توليد بالا و اقتصادي
کاهو
قرمز
افزايش رشد
Spirulina platensis
قرمز
افزايش فعاليت آنتياکسيداني
نخود فرنگي (Pisum sativum)
قرمز
افزايش درصد ريشهدهي
انگور (Vitis vinifera)
قرمز
افزايش توليد ترکيبات معطر
توت فرنگي، گل اطلسي (Petunia hybrid)
آبي
افزايش توليد کاروتنوئيد
Thraustochytrium sp CHN-1
آبي
افزايش توليد آستاکزانتين
Haematococcus pluvialis

نانومتر) ميزان فنوليکها را در برگهاي کاهو 6 درصد افزايش داد [168] و همچنين ميزان آنتوسيانين موجود در برگهاي کلم قرمز را نيز افزايش داد [190]. با توجه به اين نتايج، ميتوان نسبت به طراحي و نصب سيستمهاي نوردهي مکمل نوري با استفاده از لامپهاي LED و بررسي تأثير اين سيستمها در رشد، نمو و همچنين توليد ترکيبات ثانويه مختلف در گياهان مختلف اقدام نمود. در اين زمينه، کلکوهم و همکاران [70] از لامپهاي LED براي افزايش سنتز ترکيبات فرار در گل و ميوه استفاده کردند. در گوجه فرنگي، تيمار نور قرمز LED (668 نانومتر با شدت 50 ميکرومول فوتون بر متر مربع در ثانيه) باعث افزايش معني دار محتواي 2-متيل بوتانول119 و 3-متيل بوتانول120 شد، در حالي که محتواي 3-هگزانول121 در مقايسه با نور سفيد کاهش يافت و چون دو ترکيب اوليه باعث ايجاد طعم شيرين در گياه ميشوند، امکان توليد ميوههاي با طعم بهتر و شيرينتر اين گياه تحت نور LED وجود دارد [256]. تا به حال گزارشي مبني بر مکانيزم عکس العمل به نورهاي تک فام LED در اين رابطه وجود ندارد، اما يک نظريه ميتواند اين باشد که نور قرمز از طريق تأثير بر فيتوکرومها، توليد ترکيبات ترپنوئيدي را تحت تأثير قرار ميدهد. همان گونه که توليد راديکالهاي فعال اکسيژن، عملي مشابه را ايفا ميکنند که اين مورد در سنتز کاروتنوئيدها نشان داده شده است [167].

فصل سوم
مواد و روشها

3-1- موقعيت محل آزمايش
آزمايش مزرعهاي مربوط به اين تحقيق در سالهاي زراعي 90-1389 و 91-1390 در مزرعه تحقيقاتي دانشکده کشاورزي دانشگاه صنعتي اصفهان ( باغ اناري) به اجرا درآمد.
3-2- مشخصات خاک منطقه مورد آزمايش
مزرعه تحقيقاتي مذکور داراي موقعيت 32 درجه شمالي و 51 درجه شرقي ميباشد. متوسط بارندگي ساليانه در اين منطقه 8/122 ميليمتر و دامنه تغييرات دماي مطلق ساليانه از 1/9 تا 4/23 درجه سانتيگراد متغير است. متوسط بارندگي در سالهاي زراعي 90-1389 و 91-1390 به ترتيب برابر با 7/54 و 9/147 ميليمتر و متوسط دماي اين سالها به ترتيب برابر با 4/11 و 4/9 درجه سانتيگراد بود. مشخصات خاک مزرعه در جدول 3-1 ثبت شده است.
جدول3-1- خصوصيات فيزيکي و شيميايي خاک محل آزمايش
ماده آلي (درصد)
بافت خاک
pH
هدايتالکتريکي
(دسيزيمنس/متر)122
رطوبت وزني خاک در نقطه پژمردگي دائم123
رطوبت وزني خاک در ظرفيت مزرعه124
65/0
لومرسسيلتي
45/7
415
3/18
6/23
3-3- جمعآوري مواد ژنتيكي
مواد ژنتيكي مورد استفاده در آزمايش مزرعهاي شامل 40 ژنوتيپ از 3 گونه مختلف نعناع بود كه از مناطق مختلف ايران از جمله تهران، خراسان، آذربايجان غربي، اصفهان، کاشان، همدان، يزد، شيراز، کرمانشاه، آبادان و اهواز جمعآوري شده بود. اين نمونهها شامل 6 ژنوتيپ از گونه M. longifolia،

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع نمادپردازی، شعر معاصر، ادبیات معاصر Next Entries نور فلورسنت، انکوباتورها