Orlando M., Trivellini A., Incrocci L., Ferrante A., Mensuali A.

The Inclusion of Green Light in a Red and Blue Light Background Impact the Growth and Functional Quality of Vegetable and Flower Microgreen Species

Horticulturae 2022, 8, 217. DOI: 10.3390/horticulturae8030217

I micro-ortaggi rappresentano una modalità di produzione e consumo di prodotti orticoli e non solo, che negli ultimi anni sta riscuotendo un notevole successo grazie alle sue caratteristiche. I micro-ortaggi o microgreens sono infatti caratterizzati da un elevato contenuto di sostanze bioattive, il che li rende degli alimenti funzionali al miglioramento o al mantenimento della funzionalità dell’organismo umano. Inoltre, possono essere coltivati in diversi ambienti di coltivazione (serra e indoor), hanno un ciclo di produzione breve, garantiscono produttività elevate e non necessitano dell’utilizzo di prodotti fitosanitari. Negli ultimi anni, con lo sviluppo della tecnologia LED come fonte di illuminazione artificiale, il settore del vertical farming si sta sviluppando velocemente e i micro-ortaggi (grazie alle caratteristiche sopra descritte) ben si adattano a questo tipo di coltivazione. Tuttavia, il PPFD e lo spettro emesso dai LED rappresentano i principali fattori ambientali che influenzano le prestazioni produttive e il contenuto di sostanze bioattive dei micro-ortaggi coltivati in condizioni indoor. Proprio per questo, l’obiettivo dello studio è stato quello di valutare gli effetti di tre livelli di PPFD (110, 220, 340 µmol m−2 s−1) e due spettri luminosi [Rosso + Blu (RB) vs Rosso + Verde + Blu (RGB)] sulla produzione di micro-ortaggi di ravanello, mizuna, cicoria, alfalfa (specie orticole), tagetes e celosia (specie floreali).

In generale, dall’attività è emerso che incrementando il PPFD la lunghezza dell’ipocotile si riduce e quindi a 340 µmol m−2 s−1 si ottengono dei micro-ortaggi più bassi e compatti in entrambi gli spettri luminosi con lievi differenze tra i genotipi. Infatti, per la cicoria e tagetes la lunghezza dell’ipocotile non è variata incrementando il PPFD con spettro RB, confermando che la radiazione influenza la morfologia dei micro-ortaggi in maniera differente tra i genotipi. In generale sono le gibberelline gli ormoni responsabili dell’allungamento dell’ipocotile e la loro sintesi si riduce incrementando il PPFD. Tuttavia, gli effetti della riduzione sull’allungamento dell’ipocotile all’incrementare del PPFD risultano essere mitigati dall’aggiunta della radiazione verde alla radiazione RB. Invece, la produzione di biomassa (sostanza secca) è incrementata all’aumentare del PPFD in tutti in genotipi e questo è principalmente dovuto all’aumento dell’attività fotosintetica all’incrementare del PPFD.

I due spettri LED utilizzati durante questo studio contengono una percentuale simile di radiazione blu, il che non ha determinato importanti differenze sulla morfologia e sulla produttività dei micro-ortaggi. Mentre, importanti differenze sono state evidenziate sulla sintesi di composti bioattivi nei micro-ortaggi coltivati con spettri di illuminazione differente. Infatti, nel trattamento con PPFD più elevato i micro-ortaggi coltivati con spettro RGB hanno mostrato il più alto contenuto di sostanze fenoliche. Questo potrebbe essere dovuto dalla maggiore capacità di penetrazione della radiazione verde nella canopy rispetto alla radiazione rossa e blu e quindi ad una maggiore efficienza della fissazione del carbonio. Invece, relativamente al contenuto dei carotenoidi e delle sostanze ad attività antiossidante, nel presente studio è emerso che queste sostanze raggiungono le più alte concentrazioni nei micro-ortaggi con i valori di PPFD di 110 e 220 µmol m−2 s−1. Soprattutto relativamente ai carotenoidi, questo risultato è in contraddizione con precedenti studi, in quanto i carotenoidi svolgono una funzione protettiva contro la fotodegradazione e il contenuto di queste molecole dovrebbe aumentare incrementando il PPFD. Tuttavia, a 340 µmol m−2 s−1 potrebbero essersi innescate delle reazioni fotodegradative che, unite all’incremento della biomassa prodotta dai micro-ortaggi, hanno portato ad una riduzione del contenuto dei carotenoidi.

I risultati ottenuti in questo studio confermano che la risposta a differenti livelli di PPFD e differenti spettri luminosi dei micro-ortaggi è di tipo genotipo-specifica. Tuttavia, i trend osservati in questa attività di ricerca dimostrano che: i) bassi o medi livelli di PPFD esaltano il contenuto di carotenoidi e sostanze ad attività antiossidante; ii) alti livelli di PPFD incrementano la produzione di sostanza secca e la concentrazione dei composti fenolici; iii) l’inclusione della radiazione verde nello spettro RB permette di incrementare l’allungamento dell’ipocotile dei micro-ortaggi e ad alti livelli di PPFD incrementa la sintesi di sostanze fenoliche. In conclusione, per ottimizzare le prestazioni produttive ed esaltare la sintesi di composti bioattivi nella maggior parte dei micro-ortaggi testati è opportuno prevedere il 19% di radiazione verde in uno spettro con radiazione rossa + blu ed un PPFD di 340 µmol m−2 s−1.

HTML e PDF: https://doi.org/10.3390/horticulturae8030217