Effects of light spectra from light-emitting diodes on the growth and quality of grafted watermelon seedlings
Authors: Μπαντής Φίλιππος 
Published: September 2021

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.