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Was bewirkt weit entferntes rotes Licht bei Pflanzen?

von | Mai 29, 2024 | blogs, Lichter wachsen lassen | 0 Kommentare

Einführung

Was bewirkt fernrotes Licht bei Pflanzen? Rotes Licht wirkt sich auf so viele Arten auf Pflanzen aus, dass es manchmal verwirrend, missverstanden und sogar umstritten ist. Nichtsdestotrotz ist es ein wichtiges Thema für Züchter im Innenbereich, um die Strategien des roten Lichts in ihrem Betrieb zu nutzen.

Vor kurzem haben wir mehrere Artikel über fernrotes Licht gelesen und beschlossen, die gefundenen Informationen zu sammeln und zusammenzufassen.

Abb. 1 Pflanze und Licht

Der Emerson-Effekt und fernrotes Licht.

Woher kommen all diese Vorstellungen von den Vorteilen des fernroten Lichts? Der Emerson-Effekt, der in den 1950er Jahren von Robert Emerson entdeckt wurde, beschreibt, wie die Photosynthese bei Pflanzen angekurbelt werden kann, wenn sie gleichzeitig Licht mit zwei verschiedenen Wellenlängen von rotem Licht ausgesetzt werden.

Kurz gesagt, Emerson fand heraus, dass das Hinzufügen von fernrotem (~700nm) zu rotem Licht (~653nm) zu einem weitaus besseren Ergebnis führte als die Kombination der Ergebnisse der separaten Tests der einzelnen Farben.

  • Rotes Licht (653nm) Ausbeute = 53
  • Fernrotes Licht (700nm) Ausbeute = 10
  • Rot + Fernrot Lichtausbeute =72

(ergibt Sauerstoff pro Quantum absorbiertem Licht)

Indoor-Gartenbau

Abb. 2 Robert Emerson

Die Tatsache, dass die Ergebnisse des Rot+Fernrot-Tests besser waren als die kombinierten Ergebnisse der separaten Tests (Rot und Fernrot), hat unser Verständnis der Mechanismen der Photosynthese revolutioniert.

Emerson vermutete, dass anstelle eines Systems, das die Wirkungen von zwei Wellenlängen des Lichts addiert, zwei verschiedene Systeme zusammenarbeiten müssen, von denen eines das andere verstärkt – diese wurden später als PSII und PSI bekannt.

Fernrotes Licht und der Engpass (PSII, PSI).

PSII und PSI sind Teilsysteme, die sich in der Thylakoidmembran befinden, die in Pflanzenzellen vergraben ist (Sie können hier darüber lesen). Sie können sie sich als Stationen in einer Fabrik vorstellen, in der die Energiespeicher ATP und NADPH produziert werden, um schließlich zur Herstellung von Zucker verwendet zu werden.

Abbildung 3a Die Photosynthese findet in der Thylakoidmembran statt, die tief in einer Pflanzenzelle verborgen ist.

Abbildung 3b Die Thylakoidmembran und die Stationen PSII, PSI

Blaues und rotes Licht wird sowohl im PSII als auch im PSI absorbiert und ist wichtig für die Photosynthese.

Außerdem ist PSII besonders effizient bei der Absorption von rotem Licht bei 680 nm.

Außerdem ist PSI besonders effizient bei der Absorption von fernrotem Licht bei 700 nm

Wenn Sie reichlich blaues und rotes Licht von Ihren Grow Lights haben, findet die Photosynthese statt, aber es wird einen Engpass bei PSI geben. Und warum?

Bei PSI gibt es eine natürliche Reserve, weil die Verarbeitung dort von Natur aus langsamer ist. Da PSI besser in der Lage ist, Fernrot zu absorbieren, sollte das Hinzufügen von Fernrot zu Ihren Grow-Lampen den Prozess beschleunigen.

Kurz gesagt: Fernrotes Licht ist KEIN magisches Wachstumselixier, wie manche Leute aufgrund von Experimenten, die wundersame Ergebnisse zeigen, zunächst glauben mögen – es unterstützt einfach den Prozessfluss von PSII und PSI.

Beim Anbau im Freien haben Sie kein Problem mit Engpässen, da die Sonne reichlich fernrotes Licht liefert (Abbildung 4).

 

Abbildung 4 Das Spektrum der Sonne enthält viel fernrotes Licht (>700nm)

Was zeigen echte Experimente über fernrotes Licht?

Wir haben uns drei Studien angeschaut, die zusätzliches fernrotes Licht untersucht haben, und diese Ergebnisse entdeckt.

  • Studie 1: 39,4%, 19,0% und 0,0% Zunahme des Trockengewichts bei drei Salatproben.
  • Studie 2: 46-77% Zunahme des Trockengewichts und 58-75% Zunahme der Blattfläche bei Kopfsalat.
  • Studie 3: 31,72% Anstieg der Blattphotosynthese bei fernrotem Licht.

(siehe Referenzen am Ende.)

Auch wenn diese Studien signifikante Ergebnisse zeigen, müssen wir noch einmal betonen, dass diese Ergebnisse nicht bedeuten, dass zusätzliches fernrotes Licht eine magische Wachstumsmöglichkeit ist – sie bestätigen lediglich, dass der Anbau von Grow-Light von zusätzlichem fernrotem Licht profitieren könnte.

Far-Rot und Stammverlängerung.

Unter dem Blätterdach eines Waldes nehmen blaues und rotes Licht ab, aber es gibt eine Fülle von fernrotem Licht, das durch die Blätter dringt (siehe Abbildung 5). Dies signalisiert den darunter sprießenden Pflanzen, ihre Stängel zu verlängern und nach besserem Sonnenlicht zu streben, was auch als „Schattenvermeidung“ bekannt ist.

In einer Indoor-Farming-Umgebung können Sie fernrotes Licht und die Verlängerung der Stängel als Vorteile nutzen.

 

Abb. 5 – Diese Spektrometermessung wurde unter einem Blatt in der Mittagssonne aufgenommen.

Ein positiver Aspekt der Stammverlängerung ist der Erdbeeranbau. Gärtner können weitrotes Licht verwenden, um die Stängel zu vergrößern, was eine bessere Belüftung ermöglicht und Schimmel und Pilze verhindert. Außerdem sind die Früchte bei längeren Stielen besser sichtbar und leichter zu ernten.

Phytochrome, Pr und Pfr molekular

Abb. 6 – Fernrotes Licht fördert das Wachstum der Stängel für eine bessere Belüftung

In manchen Fällen ist weitrotes Licht zur Förderung des Stängelwachstums jedoch nicht wünschenswert – vielleicht möchten Sie Ihr Gemüse aus optischen Gründen kurz und gedrungen halten (z. B. Kopfsalat).

Einige Artikel deuten auch darauf hin, dass der Zucker, der für das Wachstum der Stängel verwendet wird, den Ertrag und die Qualität der Früchte an fruchttragenden Pflanzen beeinträchtigt.

Auswirkungen von blauem und rotem Licht auf Pflanzen

Abbildung 7 – Die Farbe im Licht und die Pflanzengröße – Foto mit freundlicher Genehmigung von Al Gracian bei Albopepper.com

Rotes Licht und Samenruhe

Die Samen werden oft auf dem Boden unter dem Blätterdach gefunden. Sie können ihre Anwesenheit auch in schattigen Bereichen wahrnehmen, indem sie auf fernrotes Licht reagieren. Aber im Gegensatz zu einem Keim geht der Samen in einen Ruhezustand über und wartet auf eine günstigere Gelegenheit, um zu sprießen.

Auswirkungen von blauem und rotem Licht auf Pflanzen

Abbildung 8 – Samen reagieren auf fernrotes Licht mit einer Ruhephase

Fernrot und saisonales Wachstum.

Wenn Sie Pflanzen in Ihrem Garten oder auf Ihrem Balkon haben, bemerken Sie wahrscheinlich vor allem im Frühjahr/Sommer ein kollektives Aufblühen des Wachstums: neue Stängel, frische Blätter und Blüten. Fernrotes und rotes Licht beeinflussen diese magische Umwandlung, indem sie die Struktur eines Phytochrom-Moleküls beeinflussen.

Wenn Tag- und Nachtstunden gleich sind, erreicht das Phytochrom eine Art Stase. Aber mit dem Eintreffen des Frühlings/Sommers werden die Tagesstunden länger, was zu einer Verschiebung des Einflusses von fernem rotem und rotem Licht auf den Phytochromstatus führt – und das löst das saisonale Wachstum aus.

Alles über das saisonale Wachstum können Sie hier nachlesen .

Phytochrom-Molekül

Abb. 9 – Das Phytochrom-Molekül, der Schlüssel zum saisonalen Wachstum.

Circadianes Sonnenlicht

Abbildung 10 – Das saisonale Wachstum wird durch die Tageslichtstunden bestimmt

Hochrot bedeutet nicht immer eine Ertragssteigerung

Das Endprodukt der Photosynthese ist Zucker. Aber nur weil Sie einen Überfluss an Zucker durch zusätzliches fernrotes Licht haben, bedeutet das nicht, dass die Pflanzenerträge steigen.

Die DNA im Zellkern einer Pflanze durchläuft eine Checkliste von Punkten (Checkpoint-Kontrolle), bevor sie es für richtig hält, das Wachstum auszulösen. Es bewertet Temperatur, Feuchtigkeit, Hormonverfügbarkeit, Wasserverfügbarkeit, Pflanzenstress usw. Nur weil Sie über blaues, rotes und fernes rotes Licht verfügen, um die Photosynthese angemessen zu fördern, erzielen Sie möglicherweise noch nicht die gewünschten Ergebnisse.

Abb. 11 – Der Zellkern der Pflanzenzelle steuert alle Funktionen der Zellteilung.

Abbildung 12 – Das 4. Stadium des Zellzyklus ist die Zellteilung (Mitose) – von Ali Zifan (wikipedia-CCBY-SA 4.0)

Und denken Sie daran, dass jede Pflanze anders ist.

Jede Pflanzenart hat ihre eigenen Macken. Was für den einen perfekt funktioniert, ist für den anderen vielleicht nicht ideal. Ihre Besonderheiten liegen tief in der DNA des Zellkerns als Teil des Masterplans der Evolution, dem Überleben des Stärkeren.

Phytochrome und keimende Samen

Abb. 13 – Fernrot-, Rot- und UV-Lichtmessungen mit einem Spectral PAR-Meter.

Fernrot kann helfen, muss aber verstanden werden.

In diesem Artikel haben wir versucht, alle Aspekte des fernroten Lichts zu behandeln

Aber wir haben festgestellt, dass es nicht so einfach ist, das Rotlicht einzuschalten und den Ertrag zu steigern, denn Sie müssen viele Aspekte des Rotlichts berücksichtigen: PSI-Engpässe, Stammverlängerung, saisonales Wachstum und Überlegungen zum Zellkern / zur DNA.

Außerdem haben alle Pflanzen ihre Eigenheiten – wenn Sie schon einmal versucht haben, Pflanzen zu züchten, lernen Sie schnell, dass das, was für eine Pflanze gut ist, für eine andere vielleicht nicht funktioniert. Wenn Sie jedoch die Nuancen des fernroten Lichts verstehen, haben Züchter eine bessere Chance, durch Experimentieren und Optimieren der Parameter fernrote Ergebnisse zu erzielen.

Alle Messdaten in diesem Artikel wurden mit einem UPRtek Spectral PAR-Messgerät oder Spektralphotometer gemessen.

  1. Emerson Effekt & Roter Tropfen | Neela Bakore Tutorials | 2015 | |https://www.youtube.com/watch?v=yqJBdNOHY5E
  2. Lichtreaktionen und Emerson Enhancement Effect | Fluence | 2023 | https://www.youtube.com/watch?v=oIf_XwWVIq8
  3. Ein genauerer Blick auf fernroten Strahlung | Erik Runkle | Michigan State U | chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.canr.msu.edu/uploads/resources/pdfs/fr-radiation.pdf
  4. Auswirkungen von Rotlicht auf das Wachstum und die Morphologie von Salat im Innenanbau sind kultivierungsspezifisch | Jun Liu1,* und Marc W. van Iersel2 | NIH |2022 Oct 14 | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9611250/
  5. Die Zugabe von fernrotem zu rot-blauem Leuchtdiodenlicht fördert den Ertrag von Salat bei unterschiedlichen Pflanzdichten | Wenqing Jin, Jorge Leigh Urbina, Ep Heuvelink, Leo F.M. Marcelis | Frontiersin.org | Jan 15, 2021
  6. Rotes Licht moduliert das Wachstum der Weinrebe, indem es die Photosynthese-Effizienz der Blätter erhöht und eine organ-spezifische Umgestaltung des Transkriptoms auslöst | 6. Junhua Kong, 6. Yan Zhao, 6. Peige Fan, 6. Yongjian Wang, 6. Xiaobo Xu, 6. Lijun Wang, 6. Shaohua Li, 6. Wei Duan, 6. Zhenchang Liang, 6. Zhanwu Dai | BMC | März 2024 | https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-024-04870-7
  7. Wie wirkt sich das fernrote Lichtspektrum auf Pflanzen aus? } California Lightworks | August 2019 } https://californialightworks.com/blog/how-does-the-far-red-light-spectrum-affect-plants/

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