`Los efectos de la luz en el crecimiento y desarrollo de las plantas

La luz proporciona a las plantas la energía necesaria para la fotosíntesis, lo que les permite producir materia orgánica yconvertir energía durante el crecimiento y el desarrolloLa luz proporciona a las plantas la energía necesaria y es la base de la división y diferenciación celular, la síntesis de clorofila, el crecimiento tisular y el movimiento estomático. La intensidad, el fotoperiodo y la calidad de la luz desempeñan un papel importante en estos procesos. El metabolismo del azúcar en las plantas implica muchos mecanismos reguladores. La luz, como uno de los factores reguladores, afecta la composición de la pared celular, los gránulos de almidón, la síntesis de sacarosa y la formación de haces vasculares. De forma similar, en el contexto del metabolismo del azúcar regulado por la luz, los tipos y genes de azúcar también se ven afectados. Examinamos las bases de datos existentes y encontramos pocas revisiones relevantes. Por lo tanto, este artículo resume los efectos de la luz en el crecimiento y desarrollo de las plantas, así como en el metabolismo del azúcar, y analiza los mecanismos de los efectos de la luz en las plantas con más detalle, proporcionando nuevos conocimientos sobre los mecanismos reguladores del crecimiento vegetal en diferentes condiciones de luz.

La luz proporciona energía para la fotosíntesis de las plantas y actúa como una señal ambiental que regula múltiples aspectos de la fisiología vegetal. Las plantas pueden detectar cambios en las condiciones de luz externa a través de varios fotorreceptores como los fitocromos y las fototropinas y establecer vías de señalización apropiadas para regular su crecimiento y desarrollo. En condiciones de poca luz, el contenido total de materia seca de la planta disminuye, al igual que la tasa de fotosíntesis, la tasa de transpiración, la conductancia estomática y el diámetro del tallo. Además, la intensidad de la luz es una variable crítica que regula procesos como la germinación de las plantas, la proliferación y expansión de las hojas, el desarrollo estomático, la fotosíntesis y la división celular. La calidad de la luz transmitida a través de los fotorreceptores regula todo el ciclo de vida de las plantas, y la diferente calidad de la luz tiene diferentes efectos en la morfología, la fotosíntesis, el crecimiento y el desarrollo de los órganos de las plantas. Las plantas pueden regular su crecimiento y desarrollo en respuesta al fotoperiodo, que promueve procesos como la germinación de las semillas, la floración y la maduración de los frutos. También participa en las respuestas de las plantas a factores adversos, adaptándose a diversos cambios estacionales (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
El azúcar, sustancia fundamental para el crecimiento y desarrollo de las plantas, experimenta un complejo proceso de transporte y acumulación influenciado y regulado por múltiples factores. El metabolismo del azúcar en las plantas abarca la síntesis, el catabolismo, la utilización y la transformación de azúcares, incluyendo el transporte de sacarosa, la transducción de señales y la síntesis de almidón y celulosa (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). El metabolismo del azúcar utiliza y regula eficientemente los azúcares, participa en la adaptación de las plantas a los cambios ambientales y proporciona energía para su crecimiento y desarrollo. La luz influye en el metabolismo del azúcar en las plantas a través de la fotosíntesis, la señalización del azúcar y la regulación del fotoperiodo, y los cambios en las condiciones de luz provocan cambios en los metabolitos de las plantas (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Esta revisión se centra en los efectos de la luz en el rendimiento fotosintético, el crecimiento y el desarrollo de las plantas, y el metabolismo del azúcar. El artículo también analiza los avances en la investigación sobre los efectos de la luz en las características fisiológicas de las plantas, con el objetivo de proporcionar una base teórica para el uso de la luz para regular el crecimiento vegetal y mejorar el rendimiento y la calidad. La relación entre la luz y el crecimiento vegetal aún no está clara y sugiere posibles líneas de investigación.
La luz tiene muchas propiedades, pero su intensidad y calidad son las que más influyen en las plantas. La intensidad de la luz se utiliza comúnmente para medir el brillo de una fuente luminosa o la intensidad de un haz. Según su longitud de onda, la luz se divide en ultravioleta, visible e infrarroja. La luz visible se divide a su vez en roja, naranja, amarilla, verde, azul, índigo y violeta. Las plantas absorben principalmente la luz roja y azul como energía primaria para la fotosíntesis (Liang et al., 2021).
Sin embargo, la aplicación de diferentes calidades de luz en el campo, el control del fotoperiodo y los efectos de los cambios en la intensidad de la luz en las plantas son problemas complejos que requieren solución. Por lo tanto, creemos que el uso racional de las condiciones de luz puede promover eficazmente el desarrollo de la ecología de modelado vegetal y el uso en cascada de materiales y energía, mejorando así la eficiencia del crecimiento vegetal y los beneficios ambientales. Utilizando la teoría de optimización ecológica, la adaptabilidad de la fotosíntesis de las plantas a la luz a medio y largo plazo se incorpora al modelo del sistema terrestre para reducir la incertidumbre del modelado de la fotosíntesis y mejorar la precisión del modelo (Luo y Keenan, 2020). Las plantas tienden a adaptarse a la luz a medio y largo plazo, y su capacidad fotosintética y la eficiencia del uso de la energía lumínica a medio y largo plazo pueden mejorarse, logrando así un modelado ecológico más eficaz del cultivo en campo. Además, al aplicar la siembra en campo, la intensidad de la luz se ajusta según la especie de planta y las características de crecimiento para promover un crecimiento vegetal saludable. Al mismo tiempo, ajustando la relación de calidad de la luz y simulando el ciclo de luz natural, es posible acelerar o ralentizar la floración y fructificación de las plantas, logrando así una regulación ecológica más precisa del modelado del campo.
El metabolismo de azúcares regulado por la luz en las plantas contribuye a la mejora del crecimiento y desarrollo de las plantas, la adaptación y la resistencia a los factores de estrés ambiental. Los azúcares, como moléculas de señalización, regulan el crecimiento y desarrollo de las plantas al interactuar con otras moléculas de señalización (p. ej., fitohormonas), influyendo así en los procesos fisiológicos de las plantas (Mukarram et al., 2023). Creemos que estudiar los mecanismos reguladores que vinculan el entorno lumínico con el crecimiento de las plantas y el metabolismo de los azúcares será una estrategia económica eficaz para guiar las prácticas de mejoramiento y producción. Con el desarrollo de la tecnología, se pueden realizar futuras investigaciones sobre la selección de fuentes de luz, como las tecnologías de iluminación artificial y el uso de LED, para mejorar la eficiencia de la iluminación y el rendimiento de las plantas, proporcionando más herramientas reguladoras para la investigación del crecimiento y desarrollo de las plantas (Ngcobo y Bertling, 2024). Sin embargo, las longitudes de onda de la luz roja y azul son las más utilizadas en la investigación actual sobre los efectos de la calidad de la luz en las plantas. Así, al investigar los efectos de calidades de luz más diversas, como naranja, amarillo y verde, en el crecimiento y desarrollo de las plantas, podemos desarrollar los mecanismos de acción de múltiples fuentes de luz sobre las plantas, y así utilizar de forma más efectiva diferentes calidades de luz en aplicaciones prácticas. Esto requiere mayor estudio y mejora. Muchos procesos de crecimiento y desarrollo de las plantas están regulados por fitocromos y fitohormonas. Por lo tanto, la influencia de la interacción de la energía espectral y las sustancias endógenas en el crecimiento de las plantas será una dirección clave de la investigación futura. Además, el estudio en profundidad de los mecanismos moleculares por los cuales las diferentes condiciones de luz afectan el crecimiento y desarrollo de las plantas, el metabolismo de los azúcares, así como los efectos sinérgicos de múltiples factores ambientales en las plantas, contribuirá al mayor desarrollo y uso del potencial de varias plantas, lo que permitirá su aplicación en áreas como la agricultura y la biomedicina.