Comprendere come le piante sfruttano la luce in condizioni di ombra solleva interrogativi sull’efficienza della fotosintesi e sui metodi per migliorare i rendimenti agricoli. Ricerche recenti evidenziano nuovi aspetti di questa interazione tra piante e luce, offrendo nuove strade per l’orticoltura in serra.
Le piante che vivono all’ombra di altre piante ricevono più luce di quanto inizialmente stimato dagli scienziati. Un team di ricercatori delle Università di Utrecht e Wageningen ha descritto come viene utilizzata questa luce in un recente articolo pubblicato sulla rivista scientifica Plant Cell & Environment. Le loro scoperte non solo fanno avanzare la conoscenza di come funziona la fotosintesi in condizioni di ombra, ma potrebbero anche essere utili per l’orticoltura in serra.
« Quando comprendiamo meglio come i diversi colori della luce influenzano la fotosintesi e la crescita delle piante, possiamo aiutare i coltivatori a sviluppare metodi intelligenti per integrare la luce naturale con luce colorata. »
Fotosintesi, luce verde e infrarossa
« L’effetto si verifica in piante ombreggiate da altre piante “, ha spiegato Hugo de Boer, scienziato ambientale dell’Università di Utrecht, che ha avviato lo studio.
Questo perché le piante catturano solo una parte della luce solare per la fotosintesi, il processo mediante il quale convertono la luce e la CO₂ in glucosio. Una parte della luce passa attraverso le foglie, principalmente sotto forma di luce verde. Possiamo osservare questo fenomeno osservando la volta della foresta: le foglie sembrano filtri verdi sopra di noi. Un effetto simile si verifica con la luce oltre la parte visibile dello spettro rosso, nell’intervallo di frequenze compreso tra 700 e 750 nm, chiamato “rosso lontano”.
« Le piante che crescono all’ombra di altre piante ricevono una percentuale maggiore di luce verde e rosso lontano rispetto a quelle esposte al pieno sole. La nostra ricerca mostra che le piante hanno un modo specifico di utilizzare la parte molto rossa dello spettro luminoso per la fotosintesi. »
« Fino ad ora, i ricercatori hanno raramente considerato la possibilità che le piante utilizzino la luce rossa lontana per la fotosintesi ”, ha aggiunto Tinko Jans, dottorando alla WUR. Questo perché precedenti esperimenti con luci monocromatiche hanno dimostrato che le piante utilizzano principalmente la luce a lunghezze d’onda visibili (da 400 a 700 nm) per la fotosintesi e che la luce a lunghezze d’onda più o meno lunghe contribuisce poco al processo.
« Ma combinando la luce rossa lontana con una piccola quantità di luce visibile, contribuisce in modo significativo alla fotosintesi. Pertanto, abbiamo sviluppato un nuovo metodo per misurare e modellare il modo in cui la luce rossa lontana aggiuntiva contribuisce alla fotosintesi. »
Una risposta per evitare l’ombra
Scienziati e orticoltori sanno da tempo che le piante possono utilizzare la parte molto rossa dello spettro luminoso per identificare le piante vicine dalle ombre che proiettano. Tinko Jans ha osservato: “ Molte piante rispondono a un aumento relativo della luce rosso lontano crescendo verso l’alto, per vincere la competizione per la luce. Questa risposta per evitare l’ombra aiuta anche gli orticoltori, perché consente loro di coltivare più piante vicine tra loro. I recenti sviluppi nella tecnologia LED hanno dato un grande impulso alla ricerca sulla risposta delle piante all’ombra e all’uso della luce rosso lontano in orticoltura. »
« Negli esperimenti precedenti abbiamo studiato anche la risposta all’evitamento dell’ombra », ha aggiunto Hugo De Boer. “Oltre a mostrare cambiamenti morfologici, le nostre piante all’ombra hanno iniziato a crescere molto più velocemente quando abbiamo provato a ingannarle installando luci a LED per integrare la luce rosso lontano. Con nostro grande stupore, le nostre piante erano perfettamente in grado di utilizzare questa luce extra per la fotosintesi. »
I ricercatori hanno effettuato un gran numero di misurazioni della fotosintesi utilizzando diversi colori e intensità di luce. Hugo De Boer ha concluso: “ Ma quantificare l’effetto dei colori sulla fotosintesi si è rivelato molto più difficile, perché i modelli matematici e i metodi di misurazione disponibili si basavano sul presupposto che le piante utilizzino solo la luce nello spettro visibile. Pertanto, abbiamo adattato un modello di fotosintesi comunemente utilizzato per quantificare l’effetto dei colori combinando le misurazioni della fotosintesi e dell’intero spettro luminoso che raggiunge la foglia. »
Didascalia dell’illustrazione: Il ricercatore Dr. Hugo de Boer colloca una pianta sperimentale (Bittersweet) in condizioni di illuminazione sperimentale con luce rossa ridotta e rosso lontano. Credito: Università di Utrecht
Articolo: “Modellazione ed esperimenti di accoppiamento PCE per analizzare la fotosintesi fogliare sotto la luce rossa lontana” / ( 10.1111/pce.15340 ) – Università di Utrecht – Pubblicazione nella rivista Plant Cell & Environment
