Les plantes utilisent-elles la lumière verte ?
Spectre d'absorption et spectre d'action
Lorsque la plupart des gens pensent aux LED utilisées pour l'éclairage horticole, la première chose qui leur vient à l'esprit est une lueur violette émise par un luminaire composé de diodes rouges et bleues. Cette lueur violette est peut-être la norme industrielle pour les LED destinées à l'horticulture, mais vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les diodes rouges et bleues ont toujours été les semi-conducteurs de prédilection des fabricants d'éclairage ? De nombreux fabricants font référence au spectre d'absorption de la chlorophylle a et b (qui culmine dans les régions bleue et rouge du spectre électromagnétique) comme raison principale de la fourniture d'un spectre violet (figure 1).
À première vue, cela semble légitime puisque la chlorophylle est à l'origine de la photosynthèse, mais avez-vous réfléchi à la manière dont le spectre d'absorption de la chlorophylle est mesuré ? En outre, vous êtes-vous demandé si le spectre d'absorption de la chlorophylle est directement lié à la photosynthèse et à la croissance des plantes ? Que se passe-t-il si vous ne ciblez qu'un seul pigment et négligez les autres pigments responsables de la croissance et du développement des plantes ? Cet article examine les différences entre le spectre d'absorption et le spectre d'action et (spoiler alert) dissipe le mythe selon lequel "les plantes n'utilisent pas la lumière verte" pour promouvoir leur croissance et leur développement.
Spectre d'action
Le spectre d'action de la photosynthèse a été créé à partir des recherches menées dans les années 1970 par les docteurs McCree et Inada, et ces travaux ont été fondamentaux pour définir la gamme de rayonnement photosynthétiquement actif (PAR). Avant ces recherches, très peu de travaux avaient été réalisés pour déterminer comment les différentes longueurs d'onde de la lumière influençaient la photosynthèse et la croissance des plantes. Ces chercheurs ont utilisé des filtres pour créer des bandes d'ondes monochromatiques afin de déterminer l'influence des spectres lumineux sur la photosynthèse de feuilles individuelles à l'aide d'une chambre d'assimilation. La figure 2 montre que les plantes utilisent effectivement la lumière verte pour la photosynthèse, et ce de manière très efficace (figure 2).
Pourquoi y a-t-il une telle différence entre le spectre d'absorption et le spectre d'action si la chlorophylle est responsable de la photosynthèse ? La réponse est simple : Les chlorophylles ne sont pas les seuls photorécepteurs responsables de la photosynthèse. Il existe d'autres types de photorécepteurs antennaires (principalement des caroténoïdes) qui favorisent également la photosynthèse et, en utilisant des LED rouges/bleues à bande étroite dans des conditions d'éclairage à source unique, ces pigments ne sont pas en mesure d'optimiser leurs capacités de récolte de la lumière. Il convient également de noter que la lumière verte favorise en fait la photosynthèse dans les chlorophylles, et ce de manière assez efficace. Des travaux récents ont montré que la lumière verte est capable de pénétrer plus profondément dans les surfaces foliaires pour stimuler la photosynthèse dans les chloroplastes situés vers la surface inférieure de la feuille, en fait, plus efficacement que la lumière rouge à un PPFD élevé. À mesure que le PPFD augmente, l'énergie lumineuse absorbée par les chloroplastes supérieurs a tendance à se dissiper sous forme de chaleur, tandis que la lumière verte pénétrante augmente la photosynthèse en excitant les chloroplastes situés en profondeur dans le mésophylle (Terashima et. al., 2009). En outre, la lumière verte pénètre à travers la surface des feuilles beaucoup mieux que la lumière rouge ou bleue pour atteindre le couvert inférieur, ce qui est extrêmement important dans les techniques de production à couvert dense qui sont courantes dans l'agriculture en environnement contrôlé.
Conclusion
So, what does this all mean for the grower? While we are still in the early-stages of understanding how plants use light and we are still working to understand how different photoreceptors function and interact with one another, the bottom line is that plants absolutely do utilize green light. If your horticulture lighting system is delivering a spectrum which neglects photoreceptors that absorb light in the 500-600 nm region (especially in sole-source lighting applications) you will not be optimizing your growing environment. Click here if you would like to learn more about the spectra that Fluence Bioengineering includes in their lighting fixtures.
