Liang, Y., Kang, C., Kaiser, E., Kuang, Y., Yang, Q., Li, T. (2021)
Red/blue light ratios induce morphology and physiology alterations differently in cucumber and tomato
Scientia Horticulturae, 281, 109995; doi: 10.1016/j.scienta.2021.109995
La luce è uno dei fattori essenziali per la vita degli organismi vegetali. La qualità della luce in termini di spettro luminoso è uno dei più importanti parametri per l’ottimizzazione dell’illuminazione nei sistemi di allevamento di piante. L’articolo proposto si sofferma sulla risposta di due rilevanti specie orticole, pomodoro (Solanum Lycopersicum L.) e cetriolo (Cucumis sativus L.), a diversi livelli integrati di spettri monocromatici blu (545 nm) e rosso (663) a parità di irradianza (100 μmol⋅m−2⋅s-1) e fotoperiodo (luce:buio 16h:8h). Entrambe le qualità di luce impattano differentemente la fotomorfogenesi vegetale e studi riportano effetti specie-specifici. Oltre al bianco, gli spettri rosso e blu sono i più usati per l’allevamento delle piante poiché il blu è maggiormente associato all’elongazione dell’ipocotile, il rosso a disfunzioni fotosintetiche ed entrambi influenzano l’area fogliare e conseguentemente la superficie fotosintetica e la biomassa accumulata. Per la crescita e lo sviluppo equilibrati delle piante è necessario integrare i due colori. Nell’esperimento riportato, gli autori hanno quindi studiato combinazioni di blu e rosso basate sulle percentuali di blu: 0, 25, 50, 75 e 100 (la restante percentuale era rappresentata dal rosso). Le prove si sono svolte in ambiente controllato e le piante sono state sottoposte a misurazioni degli scambi gassosi, della fluorescenza, di parametri morfologici (lunghezza dello stelo, dei germogli, area fogliare, peso fresco e peso secco) e di componenti biochimiche (clorofilla e carotenoidi, carbonio e azoto totali). Inoltre, è stata analizzata l’espressione genica indotta dalla luce, con particolare riferimento ad un importante regolatore della segnalazione cellulare luce-dipendente, il gene HY5 (ELONGATED HYPOCOTYL 5).
I risultati hanno confermato la reazione specie-specifica alla luce, infatti il cetriolo ha mostrato una maggiore sensibilità alla variazione delle rapporto blu:rosso. Gli incrementi della frazione di blu hanno determinato la riduzione dell’altezza delle piante di entrambe le specie, con eccezione del cetriolo al livello 100B, a cui le piante hanno raggiunto l’altezza massima; il pomodoro ha invece raggiunto la massima altezza in assenza di blu (0B). Anche l’influenza dello stesso spettro sull’espressione genica è stata confermata dall’aumento dell’espressione di HY5 all’aumentare della percentuale di blu, con eccezione della non-sensibilità del cetriolo alla sola luce blu (100B). La sola presenza di luce rossa (0B) ha ridotto il contenuto di clorofilla, azoto fogliare totale e carbonio in entrambe le specie, con conseguente alterazione negativa dell’attività fotosintetica. Inoltre, l’area fogliare è aumentata in presenza di luce blu, soprattutto per il cetriolo. Questi risultati suggeriscono che questo spettro induce una risposta di “evitamento dell’ombra” (shade avoidance) in relazione alla specie.
In conclusione, il presente studio ha confermato molti degli effetti degli spettri monocromatici rosso e blu su crescita e fotosintesi vegetali precedentemente riportati in letteratura. Inoltre, sono stati evidenziati ulteriori fenomeni specifici per pomodoro e cetriolo. Gli autori concludono ribadendo l’importanza di studiare e di valutare oculatamente la natura specie-specifica dell’influenza di diversi spettri di luce sulle specie vegetali prima di applicare la luce artificiale con lampade LED.