Anoectochilus roxburghii is a wild edible species and has been traditionally used for a wide range of diseases in many countries. Our research aims to find the optimal light-emitting diode (LED) lighting conditions to improve the growth and development of A. roxburghii seedling at the acclimation stage. Two-month-old explants were cultured under the various lighting conditions including red (R), blue (B), BR (one blue: four red), BRW151 (one blue: five red: one white), BRW142 (one blue: four red: two white), and fluorescent lamp (FL). The results showed that the lighting conditions not only affect the growth and morphology of plants but also the accumulation of total flavonoids. Single wavelengths (B or R LED) inhibited the growth and secondary biosynthesis of A. roxburghii, while the BR LED showed an enhancement in both growth and biomass accumulation. A. roxburghii plants were grown under BR LED light has average plant height (7.18 cm), stem diameter (17.6mm), number of leaves (5.78 leaves/tree), leaf area (4.67 cm2), fresh weight (0.459 g/tree), dry matter percentages (11.69%), and total flavonoid (1.811 mg/g FW) is considered to be superior to FL lamps and other LEDs in the experiment. This indicates that both blue and red wavelengths are required for the normal growth of A. roxburghii. To learn more about how light affects flavonoid biosynthesis, we evaluated the expression of genes involved in this process (pal, chs, chi, and fls) and found that BR LED light enhances the expression level of chi and fls genes compared to fluorescent lamps (1.18 and 1.21 times, respectively), leading to an increase in the flavonoid content of plant. Therefore, applying BR LED during in vitro propagation of A. roxburghii could be a feasible way to improve the medicinal value of this plant.

Redistribution of LED radiation in lighting is necessary in many applications. In this article, we propose a new optical component design for LED lighting to achieve a higher performance. The design consists of a commercial collimator and two linear Fresnel lenses. The LED radiation is collimated by a collimator and redistributed by double linear Fresnel lenses to create a square-shaped, uniform distribution. The linear Fresnel lenses design is based on Snell’s law and the “edge-ray principle”. The optical devices are made from poly methyl methacrylate (PMMA) using a high-speed computer numerical control (CNC) machine. The LED prototypes with complementary optics were measured, and the optical intensity distribution was evaluated. The numerical results showed we obtained a free-form lens that produced an illumination uniformity of 78% with an efficiency of 77%. We used the developed LED light sources for field experiments in agricultural lighting. The figures of these tests showed positive effects with control flowering criteria and advantages of harvested products in comparison with the conventional LED sources. This allows our approach in this paper to be considered as an alternative candidate for highly efficient and energy-saving LED lighting applications.

No abstract

Light quality is known to affects numerous plants’ physiological and metabolic processes during development period, including photosynthesis and morphogenesis. Light properties such as light wavelength has been optimized for several cultivated crops. In this study, the effects of LED light wavelengths blue and red on both photosynthetic performance and morphology of Gerbera jamesonii plantlets was investigated. The results showed the photosynthesis efficiency via the photo-pigment system and mediated regulation of rubisco activase encoding gene (RCA) mechanism was significantly enhanced by blue light. The expression of RCA was approximatly 2.7 times higher than those under red light. In contrast, chlorophyll contents, CO2 assimilation, total carbohydrate and RCA expression was reduced under red wavelength. However, both single-wavelengths caused a dramatically negative impact on G. jamesonii. Total chlorophyll/carotenoid value or higher carotenoid contents was lower under blue light; fragile petioles and drawrfism morphology was occurred under red and blue LED, respectively. The combination of blue and red light in the lighting spectrum significantly improved the limitations of single-wavelength. The supplement of blue light under red light background (at blue LED and red LED ratio = 1:4) improved plant photosynthesis while maintained the normal morphology of plants, although the expression of RCA and net photosynthesis of plants in BR LED was lower than in the control. Our results obviously provide the scientific evidences for requirement of LED light in micropropagation or canopy culture of G. jamesonii.

Trung tâm ứng dụng Khoa Học và Chuyển giao công Nghệ, tỉnh Kon Tum TÓM TẮT: Sâm dây (Codonopsis sp.) là cây thuốc quý được sử dụng phổ biến trong y học dân tộc do có tác dụng nâng cao thể lực, tăng cường khả năng miễn dịch cho cơ thể... Với những dược tính quý hiếm, sâm dây đang bị khai thác cạn kiệt ngoài tự nhiên. Công nghệ chiếu sáng LED đã và đang được sử dụng như nguồn sáng nhân tạo trong các phòng nuôi cấy mô thực vật với nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ, tuổi thọ cao, dễ tự động hóa, tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu này được thực hiện với mục đích khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng LED đến khả năng sinh trưởng, một số đặc điểm sinh lý cũng như tỷ lệ tạo rễ ở cây sâm dây nuôi cấy in vitro. Kết quả khảo sát cho thấy, ánh sáng đỏ và xanh đơn sắc đều gây ức chế đến quá trình tạo rễ cũng như sinh trưởng của các chồi cây sâm dây. Trong khi đó, chồi sâm dây sinh trưởng dưới điều kiện LED đỏ: xanh (80:20) cho khả năng phát sinh rễ tốt nhất (90% số chồi ra rễ) so với ánh sáng huỳnh quang đối chứng (75% số chồi tạo rễ). Bên cạnh đó, số rễ tạo thành trung bình (2,68 rễ/chồi), chiều dài rễ trung bình (2,21 cm) và chiều cao cây trung bình của chồi sinh trưởng dưới ánh sáng LED đỏ:xanh 80:20 (7,42 cm) đều cao hơn ở ánh sáng đối chứng. Bằng thực nghiệm, chúng tôi nhận thấy kiểu đèn LED 80% LED đỏ (630 nm) kết hợp 20% LED xanh (450 nm) có khả năng ứng dụng trong nuôi cấy in vitro cây sâm dây với hiệu quả cảm ứng tạo rễ cao. Từ khóa: Codonopsis, ánh sáng đơn sắc, ánh sáng LED, sâm dây, tạo rễ. MỞ ĐẦUÁnh sáng, một trong những yếu tố quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Ánh sáng tham gia vào nhiều quá trình sinh lý của thực vật, trong đó, có quá trình quang hợp; ngoài ra, còn có quá trình quang phát sinh hình thái, tính hướng sáng. Mức độ ảnh hưởng của yếu tố ánh sáng tới thực vật phụ thuộc vào cường độ, chất lượng và thời gian chiếu sáng [17]. Trong nuôi cấy mô tế bào thực vật, ánh sáng là nhân tố quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển của cây trong điều kiện in vitro. Hiện nay, đèn huỳnh quang được sử dụng chủ yếu trong nuôi cấy in vitro thực vật. Tuy nhiên, ánh sáng trắng tạo ra bởi đèn huỳnh quang là một tổ hợp các ánh sáng có bước sóng khác nhau từ 380-800 nm, trong số các bước sóng này có những bước sóng thực vật không có khả năng sử dụng hoặc gây tổn thương đến thực vật [16]. Ngoài ra, đèn huỳnh quang còn có nhược điểm ở chỗ tuổi thọ thấp, tỏa nhiệt trong thời gian vận hành, chi phí duy trì cao. Do đó, đèn LED với nhiều ưu điểm (kích thước nhỏ, tuổi thọ cao, đặc biệt có thể kiểm soát bước sóng sử dụng) đang được quan tâm nghiên cứu ứng dụng thay thế đèn huỳnh quang trong lĩnh vực vi nhân giống thực vật.Nhiều loại cây như tiêu, dưa chuột, lúa mạch, lúa mì, dâu tây [2,3,9,15] đã được khảo sát khả năng sinh trưởng dưới điều kiện ánh sáng LED. Kết quả bước đầu cho thấy các mẫu mô nuôi cấy có khả năng sinh trưởng và phát triển dưới điều kiện đèn LED đơn sắc hoặc các LED đơn sắc kết hợp với nhau. Goins et al. (1997) [7] đã thu được cây lúa mì nuôi cấy dưới điều kiện ánh sáng LED đỏ:xanh (kết hợp LE...