植物也有“光语”防御系统？聊聊不同光质如何帮作物抗逆

寒潮、高温、干旱、盐碱、病害——面对这些逆境，作物看起来只能被动承受。但现代研究发现，植物体内有一套精密的“光语”防御系统，能主动感知光的颜色、强度和周期，提前启动抗逆与抗病机制。

光既是能量，也是情报

光作为光合作用的能量来源，这一点早已为人熟知。但光同时还是关键的环境信号，参与植物许多生命活动。当这些信号被“探测器”接收后，会进一步交汇到植物激素系统，调动抗氧化防御、渗透调节物质合成、离子转运和气孔运动，帮助植物应对各类生物或非生物逆境。

植物体内的光“探测器”

植物体内有许多分工明确的光受体，相当于植物的“眼睛”。它们能“看见”光信号，并迅速把信息传递给下游防御网络。主要包括四类。

光敏色素主要感知红光和远红光，不仅调控光合效率、形态建成和抗病性，还是植物判断是否处于遮荫环境的重要传感器。

隐花色素主要感知蓝光和紫外光A，参与生物钟、气孔开闭和免疫防御。

向光素主要感知蓝光，负责向光性运动和气孔的快速响应。

UVR8感知紫外光B，帮助植物适应紫外辐射并增强抗病能力。

不同光质的抗逆表现

光的抗逆效果取决于波长和光受体活性，具有物种特异性，也会受其他环境条件影响。

红光与远红光的抗病效应具有两面性。降低红光与远红光的比例，会减弱拟南芥对丁香假单胞菌和灰霉病的抗性；而红光能增强大豆对花叶病毒的抗性，减轻黄瓜白粉病和褐斑病的危害。相较白光，红光也能降低甜椒、南瓜和番茄受辣椒疫霉感染的比率。远红光能增强植物抗病毒及抗蚜虫能力，实现对病毒病害的双重阻断，也能提升黄瓜对花叶病毒的抗性，但补充远红光会抑制番茄对灰霉病的防御反应。因此红光与远红光的比例调节需要根据具体情况来定。

蓝光相当于给作物穿上一层天然“防晒衣”，显著提升抗紫外线能力。蓝光能增强番茄对灰霉病的抗性，红蓝光配比为5比1时更能抑制灰霉病病斑。

绿光是隐藏的抗旱助手。单色绿光或在红光和蓝光中添加绿光，能增强番茄的抗旱能力。

紫光能激活经典防御通道。紫光波长约390至420nm，照射番茄叶片可以提前拉响植物的免疫警报，提高防御病菌的能力。紫光既可单独应对病菌，也可与红蓝光组合协同作战。紫光和红蓝光协同时，莴苣的灰霉病病情指数显著降低。

紫外光A和C相当于植物抗病的“疫苗”。UVA波长315至400nm，是紫外辐射中能量最低的波段，能提高番茄对枯萎病菌的耐受性。UVC波长200至280nm，能量最强，高剂量会直接损伤植物组织，但适当剂量能像疫苗一样激发植物的“毒物兴奋效应”，显著增强抗病能力。在番茄中，适宜剂量的UVC辐射能同时激活UVR8、隐花色素、向光素和光敏色素等多种光受体活性，增强对灰霉病和核盘菌的耐受性。对葡萄、番茄和玫瑰进行UVC闪光照射，能有效减轻白粉病症状。

红外光则是看不见的“体温计”和“防御哨”。近红外和红外辐射不直接参与光合作用，但在病害和逆境响应预测中有潜在应用价值。红外热成像技术可将叶温变化转化为可视图像，实现对植物病害和逆境响应的非接触式诊断。近红外荧光传感器还能通过检测植物体内的多酚类物质，可视化植物病原菌响应过程。​

从机制到应用

植物没有神经，但有一套精密的“光语”防御系统昼夜值守。光受体像前线的哨兵，能感知光的颜色和方向，判断白天还是黑夜、阳光直射还是遮荫，也能在病原菌来袭时帮助植物调整防御状态。防御信号一旦打开，气孔关闭、细胞壁强化、抗氧化酶激活、防御蛋白合成、黄酮和木质素等抗微生物化合物积累、超敏反应精准调控等一系列行动就会启动。

需要说明的是，单一光质的抗逆效果有限，组合光尤其是红蓝组合光，是植物抗逆抗病中的主力组合。

在实际生产中，可以利用红外热成像技术监测病害或逆境信号。当监测到生物或非生物胁迫时，通过LED光谱调控技术，针对病害特征，在夜间补光或采用特定抗病光谱辐照植物，缓解或阻断病害蔓延，减少损失，降低农药使用率，实现绿色可持续生产。

来源：国家大宗蔬菜产业技术体系