The Effects of Different Supplementary Light Sources on the Quality of Grafted Tomato Seedlings and the Expression of Two Photosynthetic Genes

Wei, Hao; Hu, Jiangtao; Liu, Chen; Wang, Mengzhao; Zhao, Jingjing; Kang, Dong Il; Jeong, Byoung Ryong

doi:10.20944/preprints201808.0443.v1

Cited by 9 publications

(3 citation statements)

References 29 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Phytochrome (R and FR photoreceptor) is known to regulate lateral root formation by manipulating the distribution of auxin which can cover long distances from the shoot to the root (Salisbury et al, 2007). Wei et al (2018) found greater root length and fresh weight of grafted tomato seedlings treated with W1R2B1 LED compared to W or FR LEDs, HPS, metalhalide or natural light. Similarly, basil cv.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Moreover, red and blue lights have higher absorption rates compared to green light which penetrates the leaves and reaches deeper in the plant canopy (Kozai et al, 2015). Greater root system development, biomass formation, and relative chlorophyll content of grafted tomato seedlings were reported under white (W) or W1R2B1 LED compared to HPS, metal-halide, far-red LEDs or no supplemental lighting in a greenhouse (Wei et al, 2018). Moreover, shoot and root dry weight of cucumber seedlings were found greater under RB LEDs compared to FL lamps (Marques da Silva et al, 2016).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Research about light quality effects on seedlings acclimatizing in a greenhouse is not very extensive. In grafted tomato seedlings acclimatizing in a greenhouse, greater root system development, biomass formation, leaf number, relative chlorophyll content, dry weight-toheight (quality parameter), as well as the expression of two photosynthetic genes (PsaA and PsbA), were found under supplemental W1R2B1 LED (Wei et al, 2018). Poel and Runkle (2017) did not find significant differences in shoot and root biomass, and plant height of tomato and pepper seedlings irradiated with HPS lamps, RB or RGB LEDs, but some differences in leaf number and leaf area were found among the different LED spectral types for pepper.…”

Section: Light Quality Effects On Vegetable Seedlingsmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Effects of light spectra from light-emitting diodes on the growth and quality of grafted watermelon seedlings

Bantis¹,

Μπαντής²

View full text Add to dashboard Cite

Το καρπούζι (Citrullus lanatus) είναι οικονομικά σημαντικό προϊόν το οποίο πολλαπλασιάζεται κυρίως μέσω εμβολιασμού. Η παραγωγή εμβολιασμένων σποροφύτων καρπουζιού αποτελείται από τρία διακριτά στάδια: την παραγωγή σποροφύτων προς εμβολιασμό (εμβόλιο και υποκείμενο) (στάδιο Ι), τον εμβολιασμό και την επούλωση των τομών εμβολιασμού (στάδιο ΙΙ), και τη σκληραγώγηση των εμβολιασμένων σποροφύτων (στάδιο ΙΙΙ). Ο κύριος στόχος της διατριβής ήταν η διερεύνηση της επίδρασης τεχνητού φωτισμού από διόδους εκπομπής φωτεινής ακτινοβολίας (light-emitting diodes, LEDs) ως συμπληρωματικός ή αποκλειστικός φωτισμός στην ποιότητα εμβολίων και υποκειμένων προς εμβολιασμό, καθώς και εμβολιασμένων σποροφύτων καρπουζιού. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση του φάσματος ακτινοβολίας λαμπτήρων LED στα τρία στάδια παραγωγής εμβολιασμένων σποροφύτων σε θάλαμο ανάπτυξης και σε θερμοκήπιο. Μελετώμενα είδη αποτέλεσαν το καρπούζι (εμβόλιο Celine F1) και το διειδικό υβρίδιο κολοκυθιού (υποκείμενο Cucurbita maxima × C. moschata “TZ-148). Αρχικά, καθορίσαμε κατηγορίες ποιότητας σποροφύτων στα τρία στάδια παραγωγής. Αναφέρουμε ότι το ξηρό βάρος υπέργειου τμήματος και ριζικού συστήματος, η διάμετρος ριζικού κόμβου και η φυλλική επιφάνεια είναι οι σημαντικότεροι δείκτες ποιότητας σποροφύτων στα τρία στάδια παραγωγής. Συνδυασμός «high» εμβολίων με «optimum» υποκειμένων είναι ιδανικός για την παραγωγή εμβολιασμένων σποροφύτων υψηλής ποιότητας. Επιπλέον, διερευνήθηκε η ανάγκη χρήσης τεχνητού φωτισμού στα τρία στάδια παραγωγής και καταλήξαμε ότι είναι απαραίτητος ο συμπληρωματικός φωτισμός στο θερμοκήπιο παραγωγής εμβολίων καθώς και σκληραγώγησης εμβολιασμένων σποροφύτων, ενώ οι λαμπτήρες φθορισμού δεν έχουν υψηλή απόδοση κατά το στάδιο επούλωσης. Κατόπιν, μελετήσαμε την επίδραση λαμπτήρων LED με ευρύ φάσμα ακτινοβολίας στην παραγωγή εμβολίων και υποκειμένων σε θάλαμο ανάπτυξης και βρήκαμε ότι LEDs με σχετικά υψηλό ποσοστό ερυθρού φωτός (53-64%) και χαμηλό ποσοστό κυανού φωτός (8-14%) οδήγησε σε ενισχυμένη ποιότητα. Στην περίπτωση του θερμοκηπίου, εμβόλια καρπουζιού παρουσίασαν βελτιωμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά κάτω από συμπληρωματικό φωτισμό με LEDs συγκριτικά με λαμπτήρες υψηλής πίεσης νατρίου (HPS) λόγω ευνοϊκότερου φάσματος ακτινοβολίας. Η επούλωση αποτελεί ευαίσθητη διαδικασία κατά την οποία λαμβάνουν χώρα φυσιολογικές και ιστολογικές μεταβολές στα δύο τμήματα. Επομένως, μελετήσαμε την επίδραση φωτισμού με LEDs που εκπέμπουν ακτινοβολία μονοχρωματική ερυθρή (R), κυανή (Β) και συνδυασμούς ερυθρής-κυανής κατά τη διάρκεια της επούλωσης. Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι η R καθώς και ερυθρή με 12 ή 24% επιπρόσθετη κυανή ακτινοβολία (12Β ή 24Β) είχε θετική επίδραση σε σημαντικές μορφολογικές παραμέτρους, ενώ η Β ενίσχυσε παραμέτρους ανταλλαγής αερίων. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν από τη διερεύνηση τεσσάρων συνδυασμών γενοτύπων όπου δεν εντοπίστηκε σημαντική επίδραση του γενοτύπου. Κατόπιν, μελετήσαμε μεταβολές στην ανατομία της τομής εμβολιασμού και της αρχιτεκτονικής ρίζας και βρήκαμε ότι η κυανή ακτινοβολία είναι ευνοϊκή για την ταχεία ένωση του αγγειακού συστήματος εμβολίου-υποκειμένου και τον σχηματισμού ριζικού συστήματος τρεις μέρες από τον εμβολιασμό. Τις επόμενες ημέρες συνεχίστηκε η ένωση του αγγειακού συστήματος και η παρουσία ερυθρής ακτινοβολίας βελτίωσε την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος. Επιπλέον, εμβολιασμένα σπορόφυτα κατά την σκληραγώγηση στο θερμοκήπιο παρουσίασαν αυξημένη ποιότητα κάτω από συμπληρωματικό φωτισμό με LEDs συγκριτικά με λαμπτήρες υψηλής πίεσης νατρίου (HPS). Σε όλα τα πειράματα με λαμπτήρες LED αναδείξαμε την επίδραση του ερυθρού και κυανού φάσματος ακτινοβολίας στη μορφολογία και φυσιολογία σποροφύτων και αποδείξαμε ότι ακόμα και μικρές μεταβολές στο φάσμα ακτινοβολίας ασκεί σημαντική επίδραση στη συμπεριφορά των φυτών.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Light Quality Effects On Vegetable Seedlingsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Effects of light spectra from light-emitting diodes on the growth and quality of grafted watermelon seedlings

Bantis¹,

Μπαντής²

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Growth and Energy Use Efficiency of Grafted Tomato Transplants as Affected by LED Light Quality and Photon Flux Density

Zheng

Gan

et al. 2021

Agriculture

View full text Add to dashboard Cite

This study was conducted to compare the effects of broad spectrum during the whole seedling period and photon flux density (PFD) in the healing stage on the growth and energy use efficiency of grafted tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) transplants in a plant factory. Fluorescent lights, white LED lights, and white plus red LED lights were applied at the growth processes of grafted tomato transplants from germination of rootstock and scion to post-grafting. Three levels of PFD (50, 100, 150 μmol m−2 s−1) were set in the healing stage under each kind of light quality. The results indicated that the growth and quality of grafted tomato transplants under different broad spectrums were influenced by the ratio of red to blue light (R/B ratio) and the ratio of red to far-red light (R/FR ratio). A higher R/B ratio was beneficial to total dry matter accumulation, but excessive red light had a negative effect on the root to shoot ratio and the seedling quality index. The higher blue light and R/FR ratio suppressed stem extension synergistically. The LED lights had good abilities to promote plant compactness and leaf thickness in comparison with fluorescent lights. The plant compactness and leaf thickness increased with the increase in daily light integral in the healing stage within a range from 2.5 to 7.5 mol m−2 d−1 (PFD, 50 to 150 μmol m−2 s−1). Compared to fluorescent lights, the LED lights showed more than 110% electrical energy saving for lighting during the whole seedling period. Higher PFD in the healing stage did not significantly increase the consumption of electric power for lighting. White plus red LED lights with an R/B ratio of 1.2 and R/FR ratio of 16 were suggested to replace fluorescent lights for grafted tomato transplants production considering the high quality of transplants and electrical energy saving, and PFD in the healing stage was recommended to be set to 150 μmol m−2 s−1.

show abstract

Effect of Supplementary Lighting Duration on Growth and Activity of Antioxidant Enzymes in Grafted Watermelon Seedlings

2020

View full text Add to dashboard Cite

Insufficient exposure to light in the winter may result in a longer production periods and lower quality of seedlings in greenhouses for plug growers. Supplementary artificial lighting to plug seedlings may be one solution to this problem. The objective of this study was to assess the effects of the duration of the supplementary light on the growth and development of two watermelon cultivars, ‘Speed’ and ‘Sambok Honey’ grafted onto ‘RS-Dongjanggun’ bottle gourd rootstocks (Lagenaria siceraria Stanld). Seedlings were grown for 10 days in a glasshouse with an average daily natural light intensity of 340 μmol·m−2·s−1 photosynthetic photon flux density (PPFD) and daily supplementary lighting of 8, 12 or 16 h from mixed LEDs (W1R2B1, chip ratio of white:red:blue = 1:2:1) at a light intensity of 100 μmol·m−2·s−1 PPFD, a group without supplementary light was set as the control (CK). The culture environment in a glasshouse had 25/15 °C day/night temperatures, an 85 ± 5% relative humidity, and a natural photoperiod of 8 h. The results showed that all the growth and development parameters of seedlings grown with supplementary light were significantly greater than those without supplementary light (CK). The 12 and 16 h supplementary light resulted in greater growth and development parameters than the 8 h supplementary light did. The same trend was also found with the indexes that reflect the quality of the seedlings, such as the dry weight ratio of the shoot and root, total biomass, dry weight to height ratio of scions, and specific leaf weight. The 12 h and 16 h light supplements resulted in greater Dickson’s quality indexes compared to the 8 h supplementary light, and the 12 h supplementary light showed the greatest use efficiency of the supplementary light. 16 h of daily supplementary light significantly increased the H2O2 content and the antioxidant enzyme activities in seedlings compared to the other treatments. This indicated that 16 h of supplementary light led to certain stresses in watermelon seedlings. In conclusion, considering the energy consumption, 12 h of supplementary light was the most efficient in improving the quality of the two cultivars of grafted watermelon plug seedlings.

show abstract

The Effects of Different Supplementary Light Sources on the Quality of Grafted Tomato Seedlings and the Expression of Two Photosynthetic Genes

Cited by 9 publications

References 29 publications

Effects of light spectra from light-emitting diodes on the growth and quality of grafted watermelon seedlings

Effects of light spectra from light-emitting diodes on the growth and quality of grafted watermelon seedlings

Growth and Energy Use Efficiency of Grafted Tomato Transplants as Affected by LED Light Quality and Photon Flux Density

Effect of Supplementary Lighting Duration on Growth and Activity of Antioxidant Enzymes in Grafted Watermelon Seedlings

Contact Info

Product

Resources

About