Fluence colabora con investigadores de la Universidad de Florida para explorar el impacto de la luz azul en la eficiencia del uso del agua
El éxito de Fluence con la tecnología de iluminación LED ha contribuido a abrir una corriente de investigación sobre los efectos del espectro fotosintético y cómo puede afectar a la producción para la agricultura en entornos controlados. Ahora, con un control preciso sobre el espectro de iluminación, los científicos pueden ir más allá de los fundamentos de la fotobiología y llegar a una comprensión más matizada de las respuestas de las plantas a la calidad de la luz.
En la Universidad de Florida, los investigadores profundizan en el espectro fotosintético en relación con un elemento del cultivo que a menudo se pasa por alto: la eficiencia en el uso del agua (EUA). Mediante la manipulación de las proporciones de luz roja, azul y verde, los científicos están descubriendo cómo la luz afecta a la EUA independientemente de otros factores.
"Jugar con la calidad de la luz no sólo influye en el crecimiento", dice la Dra. Celina Gómez. "Influye en lo que llamamos 'resultados de producción', como la cantidad de agua que se utiliza para la producción".
Gómez y su equipo han hallado una correlación entre el porcentaje de luz azul aplicado a la lechuga y su consumo de agua. En última instancia, observaron que la luz azul disminuye el WUE, muy probablemente por el aumento de la conductancia estomática, una función de la planta fuertemente ligada a la transpiración.
Eficiencia en el uso del agua, conductancia estomática y luz azul
"Hicimos un seguimiento del consumo de agua, no sólo una medición instantánea del intercambio de gases", dice Gómez. "En realidad medimos el consumo total de agua durante todo el ciclo del cultivo".
Los tratamientos del experimento utilizaron seis proporciones de luz azul (446 nm) y roja (664 nm) que variaban gradualmente de 0% azul + 100% rojo a 100% azul + 0% rojo . Un tratamiento adicional incorporaba luz blanca de banda ancha, que incluía luz verde. Con cada 10% de aumento de la luz azul, la conductancia estomática del vapor de agua se incrementaba en 10 mmol-m-2-s-1.
Es bien sabido por los horticultores e investigadores que la respuesta morfogénica típica al aumento de la cantidad de luz azul es una reducción de la altura de la planta y de la superficie foliar. Se cree que la reducción en la captura de radiación de las plantas más compactas es la razón principal de la reducción del crecimiento en respuesta a una mayor cantidad de luz azul. Además, la conductancia estomática tiende a aumentar con la luz azul. Gómez explica que esto es provocado por los fotorreceptores criptocromo y fototropina, que absorben la luz azul, y una respuesta resultante en los canales iónicos de la planta que promueven la apertura del poro estomático.
Además, la menor eficiencia fotosintética de la luz azul puede haber inhibido el crecimiento, influyendo así en los resultados del WUE. Como señala Gómez, estudios anteriores han descubierto que la eficiencia fotosintética de la luz azul es hasta un 35% inferior a la de otras bandas de ondas. Un menor rendimiento de la masa vegetal afecta a la eficiencia en el uso del agua, independientemente de su consumo.
También es importante tener en cuenta que estos experimentos se realizaron en un entorno controlado con puntos de ajuste ambientales específicos. Unos puntos de ajuste diferentes pueden influir en las respuestas medidas en este estudio.
Añadir luz verde puede mejorar la eficiencia en el uso del agua
Para comprender mejor las interacciones de la luz roja y azul, Gómez y su equipo también utilizaron un tratamiento de iluminación de amplio espectro. Este grupo de luz blanca recibió la misma integral diaria de luz que los tratamientos azul/rojo (17,5 mol-m-2-d-1), pero con una proporción espectral de 19% azul + 43% verde + 38% rojo. El equipo descubrió que las plantas cultivadas bajo la luz de amplio espectro podrían experimentar una mejor WUE que las plantas cultivadas bajo >66% de luz azul procedente únicamente de LED rojos y azules.
"Comparamos el tratamiento con luz blanca con los tratamientos rojo y azul y vimos resultados muy diferentes", dice Gómez. "Con la luz blanca, no vimos la disminución de la eficiencia en el uso del agua ni el aumento de la conductancia estomática. Y otros estudios han demostrado que la luz verde contrarresta algunas de las respuestas a la luz azul, incluida la conductancia estomática."
Como advertencia, Gómez señala que se trata de un estudio conceptual más que de un escenario del mundo real; los cultivadores no cultivarían normalmente bajo porcentajes tan altos de luz azul. Sin embargo, las implicaciones para futuras investigaciones fotobiológicas son importantes.
A medida que avanza la investigación del espectro, los horticultores pueden esperar más información sobre variables de producción que antes no estaban correlacionadas, como la luz azul y la WUE. Y con el apoyo de los equipos de Fluence Bioengineering, investigadores como el Dr. Gómez seguirán avanzando en la ciencia de la iluminación y el cultivo.
Para obtener más información sobre el trabajo de su equipo, lea el artículo original aquí:
https://www.mdpi.com/2311-7524/4/3/16.
