Redéfinir la courbe de McCree à l'Université d'État de l'Utah

Évaluation du rayonnement photosynthétiquement actif à l'aide de systèmes LED à fluorescence en vue d'une amélioration de la qualité de l'eau. photosynthèse

"Les LED sont à l'origine d'un changement de paradigme dans notre compréhension de la photobiologie" - Dr. Bruce Bugbee, Ph.D. Département des plantes, des sols et des sciences, Université de l'État de l'Utah Pendant trop longtemps, des recherches dépassées ont limité la compréhension qu'ont les horticulteurs du rayonnement photosynthétiquement actif. Autrement appelé PAR, il s'agit des longueurs d'onde critiques de la lumière entre 400 et 700 nm qui stimulent la croissance des plantes. Keith McCree dans les années 1970 ont défini la plage de PAR ; cependant, de nombreux scientifiques des plantes (y compris McCree lui-même) savaient que les longueurs d'onde en dehors de PAR pouvaient effectivement stimuler la photosynthèse. Il en résulte une compréhension fragmentaire de la manière dont les plantes réagissent aux longueurs d'onde de la lumière. En raison de ce manque de connaissances, la productivité des cultures dans l'horticulture commerciale n'a pas été optimale. C'est pourquoi, pendant quarante ans, la courbe de McCree a été l'évangile de la PAR. Jusqu'à présent. "La courbe de McCree est trompeuse", déclare le Dr Bruce Bugbee de l'université d'État de l'Utah. "Il est un peu tôt pour dire que la définition du rayonnement photosynthétiquement actif devrait être modifiée, mais c'est ce que nous constatons. En tant que chercheur de premier plan et auteur/coauteur de près de 200 articles publiés dans des revues à comité de lecture, Bugbee estime que la synergie des différentes longueurs d'onde revêt une importance fondamentale. Alors que les recherches de McCree s'appuyaient sur des traitements à longueur d'onde unique sur des feuilles uniques, les expériences actuelles de Bugbee adoptent une approche holistique pour évaluer les réponses des plantes à la composition spectrale. Il étudie en particulier la réponse de la plante entière aux longueurs d'onde en dehors du PAR, qui sont considérées comme inutilisées par les plantes, et constate qu'elles ont un impact substantiel sur la photosynthèse et la croissance. Ses recherches, qui seront bientôt publiées, s'avéreront essentielles pour l'agriculture en milieu contrôlé et, dans les années à venir, les cultivateurs commerciaux peuvent s'attendre à de meilleurs rendements par kilowattheure grâce à leurs luminaires à DEL. En utilisant des combinaisons de lumières LED "blanches" et à longueur d'onde unique de Fluence Bioengineering, Bugbee manipule avec précision la lumière à spectre complet, ce que McCree ne pouvait pas faire. McCree était limité aux anciennes technologies des prismes et des filtres à lumière pour créer des spectres isolés afin de mesurer la photosynthèse d'une seule feuille (et non d'une plante entière) à faible luminosité, ce qui s'avère trompeur sous une lumière de forte intensité et dans des conditions de culture réelles. "Avec des appareils comme ceux de Fluence, nous pouvons tester des niveaux de lumière physiologiquement pertinents. À moins de 100 µmol/m2/s [comme utilisé par McCree], les plantes manquent de lumière et leur réponse à une longueur d'onde donnée peut être différente de ce qu'elle serait en plein soleil", explique Bugbee. Les expériences initiales de McCree n'utilisaient qu'une seule feuille pour évaluer le taux de CO₂ (photosynthèse) à chaque longueur d'onde. Bugbee et son équipe utilisent des chambres d'échange de gaz pour l'ensemble de la plante - et une durée d'exposition à la lumière plus longue - afin d'obtenir des mesures plus réalistes. En outre, Bugbee évalue la modulation des longueurs d'onde d'essai en combinaison avec une lumière à spectre complet plutôt qu'isolée comme dans le cas de McCree. Et alors que McCree devait obtenir une lumière à longueur d'onde unique à l'aide de filtres, la nouvelle recherche utilise un contrôle précis du spectre et des niveaux de lumière. Avec les LED de Fluence, Bugbee parvient à une meilleure conception de l'expérience et à des modifications spectrales contrôlées avec précision. "Nous sommes très reconnaissants à Fluence d'avoir conçu des systèmes d'éclairage qui permettent de franchir une nouvelle frontière dans les connaissances en photobiologie ", déclare Bugbee. "Les LED rendent cette recherche possible. Un ajout au spectre de la RAP "Les longueurs d'onde sont synergiques. La meilleure analogie que je puisse faire est celle d'un régime alimentaire équilibré", explique M. Bugbee. Il explique qu'une composante robuste de différentes longueurs d'onde, à la fois au sein de l'Union européenne et de l'Union européenne, est un élément essentiel de l'équilibre alimentaire. et en dehors du PAR permet des taux de photosynthèse plus élevés que les spectres à bande étroite, ce qui permet d'obtenir un effet supérieur à la somme des parties. "Il faut disposer de tous les nutriments nécessaires à une bonne croissance. Fluence, Bugbee et son équipe proposent une approche plus nuancée du spectre PAR en explorant plus en profondeur ce qui constitue un "régime équilibré" de lumière. Après des décennies passées en laboratoire, il pense que nous commençons à peine à comprendre l'interdépendance des processus métaboliques des plantes. "Nous n'en sommes qu'au début de la photobiologie. Nos connaissances sont incomplètes et nous faisons de notre mieux pour assembler les nouvelles pièces du puzzle à l'aide de nouvelles technologies telles que les LED", explique M. Bugbee, qui entend continuer à appliquer son expertise dans les domaines qu'il juge les plus déterminants. "Je dis à mes étudiants diplômés qu'il est important que notre laboratoire fasse de la recherche fondamentale. Ensuite, nous laissons à d'autres, comme Fluence, le soin d'appliquer les résultats à l'horticulture commerciale."