A luz fornece às plantas a energia necessária para a fotossíntese, permitindo-lhes produzir matéria orgânica econverter energia durante o crescimento e desenvolvimentoA luz fornece às plantas a energia necessária e é a base para a divisão e diferenciação celular, síntese de clorofila, crescimento dos tecidos e movimento estomático. A intensidade, o fotoperíodo e a qualidade da luz desempenham um papel importante nesses processos. O metabolismo de açúcares em plantas envolve muitos mecanismos regulatórios. A luz, como um dos fatores regulatórios, afeta a composição da parede celular, os grânulos de amido, a síntese de sacarose e a formação de feixes vasculares. Da mesma forma, no contexto do metabolismo de açúcares regulado pela luz, os tipos de açúcares e os genes também são afetados. Examinamos os bancos de dados existentes e encontramos poucas revisões relevantes. Portanto, este artigo resume os efeitos da luz no crescimento e desenvolvimento das plantas, bem como no metabolismo de açúcares, e discute os mecanismos dos efeitos da luz nas plantas com mais detalhes, fornecendo novas perspectivas sobre os mecanismos regulatórios do crescimento vegetal sob diferentes condições de luz.
A luz fornece energia para a fotossíntese das plantas e atua como um sinal ambiental que regula múltiplos aspectos da fisiologia vegetal. As plantas conseguem perceber mudanças nas condições de luz externa através de diversos fotorreceptores, como fitocromos e fototropinas, e estabelecem vias de sinalização apropriadas para regular seu crescimento e desenvolvimento. Em condições de baixa luminosidade, o conteúdo total de matéria seca da planta diminui, assim como a taxa de fotossíntese, a taxa de transpiração, a condutância estomática e o diâmetro do caule. Além disso, a intensidade da luz é uma variável crítica que regula processos como germinação, proliferação e expansão foliar, desenvolvimento estomático, fotossíntese e divisão celular. A qualidade da luz transmitida pelos fotorreceptores regula todo o ciclo de vida das plantas, com diferentes qualidades de luz tendo diferentes efeitos sobre a morfologia, a fotossíntese, o crescimento e o desenvolvimento dos órgãos. As plantas conseguem regular seu crescimento e desenvolvimento em resposta ao fotoperíodo, o que promove processos como a germinação de sementes, o florescimento e o amadurecimento de frutos. Também está envolvido nas respostas das plantas a fatores adversos, adaptando-se a várias mudanças sazonais (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
O açúcar, substância fundamental para o crescimento e desenvolvimento das plantas, passa por um complexo processo de transporte e acúmulo, influenciado e regulado por múltiplos fatores. O metabolismo do açúcar em plantas abrange a síntese, o catabolismo, a utilização e a transformação de açúcares, incluindo o transporte de sacarose, a transdução de sinal e a síntese de amido e celulose (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). O metabolismo do açúcar utiliza e regula os açúcares de forma eficiente, participa da adaptação das plantas às mudanças ambientais e fornece energia para o crescimento e desenvolvimento vegetal. A luz influencia o metabolismo do açúcar em plantas por meio da fotossíntese, da sinalização do açúcar e da regulação do fotoperíodo, sendo que alterações nas condições de luminosidade causam mudanças nos metabólitos vegetais (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Esta revisão concentra-se nos efeitos da luz sobre o desempenho fotossintético, o crescimento e o desenvolvimento das plantas, bem como sobre o metabolismo do açúcar. O artigo também discute os avanços na pesquisa sobre os efeitos da luz nas características fisiológicas das plantas, com o objetivo de fornecer uma base teórica para o uso da luz na regulação do crescimento vegetal e na melhoria da produtividade e da qualidade. A relação entre luz e crescimento vegetal ainda não está totalmente esclarecida e sugere possíveis direções para pesquisas futuras.
A luz possui muitas propriedades, mas sua intensidade e qualidade têm o maior impacto nas plantas. A intensidade da luz é comumente usada para medir o brilho de uma fonte de luz ou a força de um feixe. Com base no comprimento de onda, a luz pode ser dividida em ultravioleta, visível e infravermelha. A luz visível é ainda dividida em vermelha, laranja, amarela, verde, azul, anil e violeta. As plantas absorvem principalmente a luz vermelha e azul como principal fonte de energia para a fotossíntese (Liang et al., 2021).
No entanto, a aplicação de diferentes qualidades de luz no campo, o controle do fotoperíodo e os efeitos das mudanças na intensidade da luz sobre as plantas são problemas complexos que precisam ser resolvidos. Portanto, acreditamos que o uso racional das condições de luz pode promover efetivamente o desenvolvimento da modelagem ecológica de plantas e o uso em cascata de materiais e energia, melhorando assim a eficiência do crescimento vegetal e os benefícios ambientais. Utilizando a teoria da otimização ecológica, a adaptabilidade da fotossíntese vegetal à luz de médio e longo prazo é incorporada ao modelo do sistema terrestre para reduzir a incerteza da modelagem da fotossíntese e melhorar a precisão do modelo (Luo e Keenan, 2020). As plantas tendem a se adaptar à luz de médio e longo prazo, e sua capacidade fotossintética e eficiência no uso da energia luminosa a médio e longo prazo podem ser aprimoradas, alcançando assim uma modelagem ecológica mais eficaz do cultivo em campo. Além disso, ao realizar o plantio em campo, a intensidade da luz é ajustada de acordo com a espécie vegetal e as características de crescimento para promover o desenvolvimento saudável das plantas. Ao mesmo tempo, ajustando a proporção da qualidade da luz e simulando o ciclo natural da luz, é possível acelerar ou retardar o florescimento e a frutificação das plantas, alcançando assim uma regulação ecológica mais precisa da modelagem de campo.
O metabolismo de açúcares regulado pela luz em plantas contribui para a melhoria do crescimento e desenvolvimento vegetal, bem como para a adaptação e resistência a fatores de estresse ambiental. Os açúcares, como moléculas sinalizadoras, regulam o crescimento e o desenvolvimento das plantas interagindo com outras moléculas sinalizadoras (por exemplo, fitormônios), influenciando, assim, os processos fisiológicos da planta (Mukarram et al., 2023). Acreditamos que o estudo dos mecanismos regulatórios que ligam o ambiente luminoso ao crescimento vegetal e ao metabolismo de açúcares será uma estratégia econômica eficaz para orientar as práticas de melhoramento genético e produção. Com o desenvolvimento da tecnologia, pesquisas futuras sobre a seleção de fontes de luz, como tecnologias de iluminação artificial e o uso de LEDs, poderão ser realizadas para melhorar a eficiência da iluminação e a produtividade das plantas, fornecendo mais ferramentas regulatórias para a pesquisa sobre crescimento e desenvolvimento vegetal (Ngcobo e Bertling, 2024). No entanto, os comprimentos de onda da luz vermelha e azul são os mais utilizados nas pesquisas atuais sobre os efeitos da qualidade da luz nas plantas. Assim, ao investigar os efeitos de qualidades de luz mais diversas, como laranja, amarela e verde, no crescimento e desenvolvimento das plantas, podemos desenvolver os mecanismos de ação de múltiplas fontes de luz nas plantas, utilizando, dessa forma, diferentes qualidades de luz de maneira mais eficaz em aplicações práticas. Isso requer mais estudos e aprimoramentos. Muitos processos de crescimento e desenvolvimento vegetal são regulados por fitocromos e fitormônios. Portanto, a influência da interação da energia espectral e de substâncias endógenas no crescimento vegetal será uma direção fundamental para pesquisas futuras. Além disso, o estudo aprofundado dos mecanismos moleculares pelos quais diferentes condições de luz afetam o crescimento e desenvolvimento das plantas, o metabolismo de açúcares, bem como os efeitos sinérgicos de múltiplos fatores ambientais nas plantas, contribuirá para o desenvolvimento e aproveitamento do potencial de diversas plantas, permitindo sua aplicação em áreas como agricultura e biomedicina.
Data da publicação: 11 de setembro de 2025