Quel est l’effet de la lumière rouge lointaine sur les plantes ?

par | Mai 29, 2024 | blogs, Cultiver des lumières | 0 commentaires

Introduction.

Quel est l’effet de la lumière rouge lointaine sur les plantes ? Les effets de la lumière rouge lointaine sur les plantes sont si nombreux qu’ils sont parfois déroutants, mal compris, voire controversés. Néanmoins, il s’agit d’un sujet important que les cultivateurs d’intérieur doivent comprendre afin d’exploiter les stratégies de la lumière rouge lointaine dans leurs activités.

Récemment, nous avons examiné plusieurs articles sur la lumière rouge lointaine et nous avons décidé d’accumuler et de résumer les informations que nous avons trouvées.

Fig 1 Plante et lumière

L’effet Emerson et la lumière rouge lointaine.

D’où viennent toutes ces idées sur les bienfaits de la lumière rouge lointaine ? L’effet Emerson, découvert par Robert Emerson dans les années 1950, décrit comment la photosynthèse peut être stimulée chez les plantes lorsqu’elles sont exposées simultanément à une lumière rouge de deux longueurs d’onde différentes.

En bref, Emerson a constaté que l’addition de la lumière rouge lointaine (~700nm) à la lumière rouge (~653nm) produisait un résultat bien meilleur que les résultats combinés des tests de chaque couleur séparément.

  • Lumière rouge (653nm) rendement = 53
  • Lumière rouge lointaine (700 nm) rendement = 10
  • Rendement de la lumière rouge + rouge lointain =72

(résultats en oxygène par quantum de lumière absorbé)

Horticulture d'intérieur

Fig 2 Robert Emerson

Le fait que les résultats du test rouge+rouge lointain soient meilleurs que les résultats combinés des tests séparés (rouge et rouge lointain) a révolutionné notre compréhension des mécanismes de la photosynthèse.

Emerson a supposé qu’au lieu d’un système additionnant les effets de deux longueurs d’onde de la lumière, il devait y avoir deux systèmes distincts travaillant ensemble, l’un stimulant l’autre – ces systèmes ont été connus plus tard sous le nom de PSII et PSI.

La lumière rouge lointaine et le goulot d’étranglement (PSII, PSI).

Le PSII et le PSI sont des sous-systèmes situés dans la membrane thylakoïde, enfouie dans les cellules végétales (vous pouvez en savoir plus ici). Vous pouvez les considérer comme les stations d’une usine qui produit des réserves d’énergie appelées ATP et NADPH, qui seront ensuite utilisées pour fabriquer du sucre.

Figure 3a La photosynthèse a lieu dans la membrane thylakoïde, enfouie dans la cellule végétale.

Figure 3b La membrane thylakoïde et les stations PSII, PSI

La lumière bleue et la lumière rouge sont absorbées à la fois par le PSII et le PSI et sont importantes pour le déroulement de la photosynthèse.

En outre, le PSII est particulièrement efficace pour absorber la lumière rouge à 680 nm.

En outre, l’ISP est particulièrement efficace pour absorber la lumière rouge lointaine à 700 nm.

Si vos lampes de culture produisent beaucoup de lumière bleue et rouge, la photosynthèse a lieu, mais il y aura un goulot d’étranglement au niveau du PSI. Pourquoi ?

Il y a une réserve naturelle au PSI parce que le traitement y est intrinsèquement plus lent. Puisque le PSI absorbe mieux le rouge lointain, l’ajout de rouge lointain à vos lampes de culture devrait aider à faire avancer les choses.

En bref, la lumière rouge lointaine N’EST PAS un élixir de croissance magique, comme certaines personnes pourraient le penser à la suite d’expériences montrant des résultats miraculeux – elle aide simplement le processus à se dérouler entre PSII et PSI.

Vous n’aurez pas de problème de goulot d’étranglement avec l’agriculture en plein air, car le soleil fournit beaucoup de lumière rouge lointaine (figure 4).

 

Figure 4 Le spectre du Soleil contient beaucoup de lumière rouge lointaine (>700nm)

Que montrent les expériences réelles sur la lumière rouge lointaine ?

Nous avons examiné trois études portant sur la lumière rouge lointaine complémentaire et avons découvert les résultats suivants.

  • Étude 1: augmentation de 39,4 %, 19,0 % et 0,0 % du poids sec pour trois échantillons de laitue.
  • Étude 2: augmentation de 46 à 77 % du poids sec et de 58 à 75 % de la surface foliaire pour la laitue.
  • Étude 3: augmentation de 31,72 % de la photosynthèse des feuilles avec la lumière rouge lointaine.

(voir les références à la fin).

Même si ces études montrent des résultats significatifs, nous devons rappeler que ces résultats ne signifient pas que la lumière rouge lointaine supplémentaire est une opportunité de croissance magique – ils valident simplement le fait que l’agriculture sous lumière de croissance pourrait bénéficier de la lumière rouge lointaine supplémentaire.

Rouge lointain et élongation de la tige.

Sous la canopée d’une forêt, la lumière bleue et la lumière rouge diminuent, mais il y a une abondance de lumière rouge lointaine qui passe à travers les feuilles (voir figure 5 ). Cela indique aux plantes en germination situées en dessous d’étendre leurs tiges et d’atteindre un meilleur ensoleillement, ce qui est connu sous le nom d' »évitement de l’ombre ».

Dans un environnement de culture en intérieur, vous pouvez utiliser la lumière rouge lointaine et l’allongement des tiges comme avantages.

 

Fig 5 – Cette mesure du spectromètre est prise sous une feuille pendant le soleil de midi.

L’allongement des tiges est un aspect positif de la culture des fraises. Les producteurs peuvent utiliser la lumière rouge lointaine pour aider à augmenter les tiges, ce qui permet une meilleure ventilation et prévient les moisissures et les champignons. De plus, avec des tiges plus longues, les fruits sont plus facilement visibles et récoltés.

Phytochromes, Pr et Pfr moléculaires

Fig 6 – La lumière rouge lointaine favorise la croissance des tiges pour une meilleure ventilation

Cependant, dans certains cas, il n’est pas souhaitable d’utiliser une lumière rouge intense pour stimuler la croissance des tiges – vous pouvez vouloir garder vos produits courts et trapus pour l’attrait visuel (par exemple, la laitue).

De plus, certains articles suggèrent que les sucres utilisés pour la croissance des tiges affectent le rendement et la qualité des fruits sur les plantes fruitières.

Effets de la lumière bleu-rouge sur les plantes

Figure 7 – La couleur de la lumière et la taille de la plante – Avec l’aimable autorisation de Al Gracian at Albopepper.com

Lumière rouge lointaine et dormance des semences

Les graines se trouvent souvent au sol sous la canopée. Elles peuvent également détecter leur présence dans les zones ombragées en réagissant à la lumière rouge lointaine, mais contrairement à une pousse, la graine reste en dormance, attendant une occasion plus propice pour germer.

Effets de la lumière bleu-rouge sur les plantes

Figure 8 – Les graines réagissent à la lumière rouge lointaine en entrant en dormance

Le rouge lointain et la croissance saisonnière.

Si vous avez des plantes dans votre jardin ou sur votre balcon, vous remarquez probablement une poussée collective de croissance, surtout au printemps et en été : de nouvelles tiges, des feuilles fraîches et des fleurs. La lumière rouge et la lumière rouge lointaine influencent cette transformation magique en influençant la structure d’une molécule de phytochrome.

Heures de jour et heures de nuit considérées comme égales, le phytochrome atteint une sorte de stase. Mais à l’arrivée du printemps et de l’été, les heures de la journée sont plus longues, ce qui entraîne un changement dans l’influence de la lumière rouge et rouge lointaine sur l’état des phytochromes, et déclenche la croissance saisonnière.

Pour en savoir plus sur la croissance saisonnière, cliquez ici.

Molécule de phytochrome

Fig 9 – La molécule Phytochrome, la clé de la croissance saisonnière.

La lumière du soleil circadien

Figure 10 – La croissance saisonnière est déterminée par les heures de lumière du jour

Le rouge lointain n’est pas toujours synonyme d’augmentation du rendement

Le produit final de la photosynthèse est le sucre. Mais ce n’est pas parce que vous obtenez une abondance de sucre grâce à la lumière rouge lointaine supplémentaire que vous augmentez le rendement des plantes.

L’ADN dans le noyau d’une plante passe par une liste de contrôle (contrôle des points de contrôle) avant de juger approprié de déclencher la croissance. Il évalue la température, l’humidité, la disponibilité des hormones, la disponibilité de l’eau, le stress des plantes, etc. En effet, même si vous disposez d’une lumière bleue, d’une lumière rouge et d’une lumière rouge lointaine pour encourager la photosynthèse de manière adéquate, vous n’obtiendrez peut-être pas les résultats escomptés.

Fig 11 – Le noyau de la cellule végétale contrôle toutes les fonctions de la division cellulaire.

Figure 12 – La quatrième étape du cycle cellulaire est la division cellulaire (Mitose) – par Ali Zifan (wikipedia-CCBY-SA 4.0)

N’oubliez pas que chaque plante est différente.

Chaque espèce végétale a ses propres particularités. Ce qui fonctionne parfaitement pour l’un peut ne pas être idéal pour l’autre. Leurs particularités sont profondément ancrées dans l’ADN du noyau et font partie du plan directeur de l’évolution, la survie du plus apte.

Phytochromes et graines germées

Fig 13 – Mesures de la lumière rouge lointaine, rouge et UV à partir d’un PARmètre spectral.

Le rouge lointain peut être utile, mais il doit être compris.

Dans cet article, nous avons essayé de couvrir tous les aspects de la lumière rouge lointaine

Mais nous avons constaté qu’il ne suffit pas d’allumer la lumière rouge lointaine pour augmenter le rendement, car il faut prendre en compte de nombreux aspects de la lumière rouge lointaine : goulets d’étranglement PSI, élongation de la tige, croissance saisonnière et considérations relatives au noyau et à l’ADN.

De plus, toutes les plantes ont des particularités. Si vous avez déjà essayé de cultiver des plantes, vous avez vite compris que ce qui est bon pour une plante peut ne pas l’être pour une autre. Néanmoins, la compréhension des nuances de la lumière rouge lointaine donne aux cultivateurs une meilleure chance d’obtenir des résultats rouges lointains, par l’expérimentation et l’ajustement des paramètres.

Toutes les mesures présentées dans cet article ont été effectuées à l’aide d’un spectromètre UPRtek Spectral PAR ou d’un spectrophotomètre.

  1. Effet Emerson et goutte rouge | Neela Bakore Tutoriels | 2015 | |https://www.youtube.com/watch?v=yqJBdNOHY5E
  2. Réactions à la lumière et effet de renforcement d’Emerson | Fluence | 2023 | https://www.youtube.com/watch?v=oIf_XwWVIq8
  3. Un regard plus attentif sur le rayonnement rouge lointain | Erik Runkle | Michigan State U | chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.canr.msu.edu/uploads/resources/pdfs/fr-radiation.pdf
  4. Les effets de la lumière rouge lointaine sur la croissance et la morphologie de la laitue en production intérieure sont spécifiques aux cultivars | Jun Liu1,* et Marc W. van Iersel2 | NIH |2022 Oct 14 | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9611250/
  5. L’ajout d’une lumière rouge lointaine à une lumière rouge-bleue émise par une diode électroluminescente favorise le rendement de la laitue à différentes densités de plantation | Wenqing Jin, Jorge Leigh Urbina, Ep Heuvelink, Leo F.M. Marcelis | Frontiersin.org | Jan 15, 2021
  6. La lumière rouge lointaine module la croissance de la vigne en augmentant l’efficacité de la photosynthèse des feuilles et en déclenchant un remodelage du transcriptome spécifique à l’organe 6. Junhua Kong, 6. Yan Zhao, 6. Ventilateur Peige, 6. Yongjian Wang, 6. Xiaobo Xu, 6. Lijun Wang, 6. Shaohua Li, 6. Wei Duan, 6. Zhenchang Liang, 6. Zhanwu Dai | BMC | mars 2024 | https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-024-04870-7
  7. Comment le spectre lumineux rouge lointain affecte-t-il les plantes ? } California Lightworks | août 2019 } https://californialightworks.com/blog/how-does-the-far-red-light-spectrum-affect-plants/

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