Cahaya menyediakan energi yang dibutuhkan tumbuhan untuk fotosintesis, memungkinkan mereka menghasilkan materi organik danmengubah energi selama pertumbuhan dan perkembanganCahaya menyediakan energi yang dibutuhkan tanaman dan merupakan dasar bagi pembelahan dan diferensiasi sel, sintesis klorofil, pertumbuhan jaringan, dan pergerakan stomata. Intensitas cahaya, fotoperiode, dan kualitas cahaya memainkan peran penting dalam proses-proses ini. Metabolisme gula pada tanaman melibatkan banyak mekanisme pengaturan. Cahaya, sebagai salah satu faktor pengatur, memengaruhi komposisi dinding sel, butiran pati, sintesis sukrosa, dan pembentukan berkas pembuluh. Demikian pula, dalam konteks metabolisme gula yang diatur oleh cahaya, jenis gula dan gen juga terpengaruh. Kami meneliti basis data yang ada dan menemukan sedikit ulasan yang relevan. Oleh karena itu, artikel ini merangkum pengaruh cahaya terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman serta metabolisme gula dan membahas mekanisme pengaruh cahaya pada tanaman secara lebih rinci, memberikan wawasan baru tentang mekanisme pengaturan pertumbuhan tanaman dalam kondisi cahaya yang berbeda.
Cahaya menyediakan energi untuk fotosintesis tanaman dan bertindak sebagai sinyal lingkungan yang mengatur berbagai aspek fisiologi tanaman. Tanaman dapat merasakan perubahan kondisi cahaya eksternal melalui berbagai fotoreseptor seperti fitokrom dan fototropin dan membentuk jalur pensinyalan yang sesuai untuk mengatur pertumbuhan dan perkembangannya. Dalam kondisi cahaya redup, kandungan bahan kering total tanaman menurun, begitu pula laju fotosintesis, laju transpirasi, konduktansi stomata, dan diameter batang. Selain itu, intensitas cahaya merupakan variabel penting yang mengatur proses seperti perkecambahan tanaman, proliferasi dan perluasan daun, perkembangan stomata, fotosintesis, dan pembelahan sel. Kualitas cahaya yang ditransmisikan melalui fotoreseptor mengatur seluruh siklus hidup tanaman, dengan kualitas cahaya yang berbeda memiliki efek yang berbeda pada morfologi tanaman, fotosintesis, pertumbuhan, dan perkembangan organ. Tanaman dapat mengatur pertumbuhan dan perkembangannya sebagai respons terhadap fotoperiod, yang mendorong proses seperti perkecambahan biji, pembungaan, dan pematangan buah. Ia juga terlibat dalam respons tanaman terhadap faktor-faktor yang merugikan, beradaptasi dengan berbagai perubahan musiman (Bao et al., 2024; Chen et al., 2024; Shibaeva et al., 2024).
Gula, zat fundamental untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman, mengalami proses transportasi dan akumulasi yang kompleks yang dipengaruhi dan diatur oleh berbagai faktor. Metabolisme gula pada tanaman mencakup sintesis, katabolisme, pemanfaatan, dan transformasi gula pada tanaman, termasuk transportasi sukrosa, transduksi sinyal, dan sintesis pati dan selulosa (Kudo et al., 2023; Li et al., 2023b; Lo Piccolo et al., 2024). Metabolisme gula secara efisien memanfaatkan dan mengatur gula, berpartisipasi dalam adaptasi tanaman terhadap perubahan lingkungan, dan menyediakan energi untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Cahaya memengaruhi metabolisme gula pada tanaman melalui fotosintesis, pensinyalan gula, dan pengaturan fotoperiode, dengan perubahan kondisi cahaya menyebabkan perubahan metabolit tanaman (Lopes et al., 2024; Zhang et al., 2024). Tinjauan ini berfokus pada pengaruh cahaya terhadap kinerja fotosintesis tanaman, pertumbuhan dan perkembangan, serta metabolisme gula. Artikel ini juga membahas kemajuan penelitian tentang pengaruh cahaya terhadap karakteristik fisiologis tanaman, dengan tujuan memberikan dasar teoritis untuk menggunakan cahaya dalam mengatur pertumbuhan tanaman dan meningkatkan hasil serta kualitas. Hubungan antara cahaya dan pertumbuhan tanaman masih belum jelas dan menunjukkan potensi arah penelitian.
Cahaya memiliki banyak sifat, tetapi intensitas dan kualitasnya memiliki dampak terbesar pada tumbuhan. Intensitas cahaya umumnya digunakan untuk mengukur kecerahan sumber cahaya atau kekuatan berkas cahaya. Berdasarkan panjang gelombang, cahaya dapat dibagi menjadi ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah. Cahaya tampak selanjutnya dibagi menjadi merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tumbuhan terutama menyerap cahaya merah dan biru sebagai energi utama untuk fotosintesis (Liang et al., 2021).
Namun, penerapan kualitas cahaya yang berbeda di lapangan, pengendalian fotoperiode, dan pengaruh perubahan intensitas cahaya pada tanaman merupakan masalah kompleks yang perlu dipecahkan. Oleh karena itu, kami percaya bahwa penggunaan kondisi cahaya yang rasional dapat secara efektif mendorong pengembangan ekologi pemodelan tanaman dan penggunaan material dan energi secara bertahap, sehingga meningkatkan efisiensi pertumbuhan tanaman dan manfaat lingkungan. Dengan menggunakan teori optimasi ekologis, kemampuan adaptasi fotosintesis tanaman terhadap cahaya jangka menengah dan panjang dimasukkan ke dalam model sistem Bumi untuk mengurangi ketidakpastian pemodelan fotosintesis dan meningkatkan akurasi model (Luo dan Keenan, 2020). Tanaman cenderung beradaptasi dengan cahaya jangka menengah dan panjang, dan kapasitas fotosintesis serta efisiensi penggunaan energi cahaya dalam jangka menengah dan panjang dapat ditingkatkan, sehingga lebih efektif mencapai pemodelan ekologis budidaya lapangan. Selain itu, ketika menerapkan penanaman di lapangan, intensitas cahaya disesuaikan dengan spesies tanaman dan karakteristik pertumbuhan untuk mendorong pertumbuhan tanaman yang sehat. Pada saat yang sama, dengan menyesuaikan rasio kualitas cahaya dan mensimulasikan siklus cahaya alami, dimungkinkan untuk mempercepat atau memperlambat pembungaan dan pembuahan tanaman, sehingga mencapai pengaturan ekologis yang lebih tepat dalam pemodelan lahan.
Metabolisme gula yang diatur oleh cahaya pada tanaman berkontribusi pada peningkatan pertumbuhan dan perkembangan tanaman, adaptasi, dan ketahanan terhadap faktor stres lingkungan. Gula, sebagai molekul pemberi sinyal, mengatur pertumbuhan dan perkembangan tanaman dengan berinteraksi dengan molekul pemberi sinyal lainnya (misalnya, fitohormon), sehingga memengaruhi proses fisiologis tanaman (Mukarram dkk., 2023). Kami percaya bahwa mempelajari mekanisme pengaturan yang menghubungkan lingkungan cahaya dengan pertumbuhan tanaman dan metabolisme gula akan menjadi strategi ekonomi yang efektif untuk memandu praktik pemuliaan dan produksi. Dengan perkembangan teknologi, penelitian di masa depan tentang pemilihan sumber cahaya, seperti teknologi pencahayaan buatan dan penggunaan LED, dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pencahayaan dan hasil tanaman, menyediakan lebih banyak alat pengaturan untuk penelitian pertumbuhan dan perkembangan tanaman (Ngcobo dan Bertling, 2024). Namun, panjang gelombang cahaya merah dan biru adalah yang paling banyak digunakan dalam penelitian saat ini tentang pengaruh kualitas cahaya pada tanaman. Dengan demikian, dengan menyelidiki pengaruh kualitas cahaya yang lebih beragam seperti oranye, kuning, dan hijau terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman, kita dapat mengembangkan mekanisme kerja berbagai sumber cahaya pada tanaman, sehingga dapat menggunakan kualitas cahaya yang berbeda secara lebih efektif dalam aplikasi praktis. Hal ini membutuhkan studi dan peningkatan lebih lanjut. Banyak proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman diatur oleh fitokrom dan fitohormon. Oleh karena itu, pengaruh interaksi energi spektral dan zat endogen terhadap pertumbuhan tanaman akan menjadi arah utama penelitian di masa mendatang. Selain itu, studi mendalam tentang mekanisme molekuler yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman, metabolisme gula, serta efek sinergis dari berbagai faktor lingkungan pada tanaman, akan berkontribusi pada pengembangan dan pemanfaatan potensi berbagai tanaman lebih lanjut, yang akan memungkinkan penerapannya di bidang-bidang seperti pertanian dan biomedis.
Waktu posting: 11 September 2025