La limite de la lumière visible : Exploitation de la lumière rouge lointaine dans la culture du cannabis

La relation entre la lumière et la vie végétale est complexe et s'étend bien au-delà du spectre visible qui alimente la photosynthèse. Si la majeure partie de l'énergie d'une plante provient du rayonnement actif de la photosynthèse (PAR), il n'en va pas de même pour la lumière. rayonnement photosynthétiquement actif (PAR)qui s'étend sur des longueurs d'onde de 300 à 700 nm, l'énergie qui se trouve juste au-delà de cette plage - en particulier la lumière rouge lointaine (FR) - est une autre source d'énergie. la lumière rouge lointaine (FR)-détient la clé d'une série de changements développementaux et architecturaux.

L'éclairage FR est défini par des longueurs d'onde supérieures à 700 nmla partie la plus physiologiquement pertinente pour de nombreuses réponses des plantes se situant autour de 730 nm. Contrairement à la lumière visible qui entraîne la création de sucres, la lumière FR est principalement impliquée dans la photomorphogenèseLa lumière FR est principalement impliquée dans la photomorphogenèse, c'est-à-dire le processus de développement de la forme des plantes induit par la lumière. En d'autres termes, alors que la lumière PAR détermine l'ampleur une plante peut croître, le rapport de la lumière FR détermine la manière dont elle croît.

Pour comprendre son rôle, il est essentiel de replacer la lumière FR dans le contexte plus large du spectre électromagnétique. La lumière rouge, essentielle pour la photosynthèse et d'autres voies de signalisation, se situe généralement entre 650-680 nm. Le spectre FR suit immédiatement, s'étendant approximativement de 710-740 nm.

Quand la lumière rouge lointaine est la plus répandue

La présence et l'intensité de la lumière FR dans la nature sont des indices environnementaux essentiels pour une plante. Sa prévalence n'est pas constante, c'est pourquoi les plantes ont évolué pour la détecter.

1. Pénétration de la canopée : La source la plus importante de la prévalence de l'EF est l'ombrage. l'ombre par d'autres plantes. La chlorophylle absorbe très efficacement la lumière rouge (R) et bleue pour la photosynthèse, mais transmet ou reflète une quantité substantielle de lumière FR. Par conséquent, la lumière filtrant à travers une canopée dense a un rapport rouge/rouge lointain (R:FR) considérablement réduit, devenant riche en lumière FR. Ce faible rapport R:FR signale qu'une plante se trouve dans le sous-bois, ce qui déclenche une série de réactions de survie connues sous le nom de évitement de l'ombre.
2. Moment de la journée : Lorsque le soleil se couche, l'effet filtrant de l'atmosphère entraîne un changement naturel vers une proportion plus élevée de FR, ce qui fait de la lumière FR un signal pour la fin de la journée. fin du jour et le début de la nuit.
3. Profondeur du sol : Même la germination des graines est régie par ce rapport. Chez certaines plantes, un rapport R:FR élevé est nécessaire pour rompre la dormance, ce qui permet à la graine de ne pas être enfouie trop profondément dans le sol ou dans une végétation dense.

Photomorphogenèse et système phytochrome

Les mécanismes par lesquels une plante perçoit la lumière FR et y répond sont centrés sur une protéine connue sous le nom de phytochrome-le composant central du système de détection de la lumière de la plante. Ce système régule un large éventail d'adaptations temporaires et permanentes à l'environnement. Il fait partie de la façon dont la plante reçoit des indices sur son environnement, notamment en ce qui concerne la germination des graines, l'évitement de l'ombre et l'induction de la floraison.

Le rôle des photorécepteurs

L'ensemble du processus de développement régulé par la lumière, ou photomorphogenèse (littéralement, la forme de la lumière commence), repose sur des photorécepteurs. Alors que la lumière bleue sont principalement impliqués dans des réponses telles que le phototropisme (flexion vers la lumière) et l'ouverture des stomates, les photorécepteurs photorécepteurs rouges et rouges lointains sont dominés par le Phytochrome de la famille des protéines.

Le phytochrome est une protéine absorbant la lumière qui est sensible à l'ensemble du spectre, absorbant la lumière R, FR et même un certain degré de lumière bleue. Son pouvoir réside dans sa photoréversibilitéc'est-à-dire sa capacité à exister sous deux formes distinctes et interconvertibles en fonction de la qualité de la lumière qu'il absorbe.

Le commutateur du phytochrome : Pr et Pfr

Les deux formes stables de la protéine Phytochrome agissent comme un interrupteur moléculaire :

1. Pr (Phytochrome absorbant la lumière rouge): Il s'agit de l'élément biologiquement inactive biologiquement inactive de la protéine. Elle apparaît bleue à l'œil car elle absorbe la lumière rouge. Lorsque Pr absorbe un photon de lumière rouge (650-680 nm), il subit rapidement un changement de conformation.
2. Pfr (Phytochrome absorbant la lumière rouge lointaine): Il s'agit de l'élément biologiquement biologiquement biologiquement active. Elle est créée à partir de Pr après absorption de la lumière rouge. Elle apparaît bleu-vert à l'œil car il absorbe maintenant fortement la lumière rouge lointaine. Lorsque Pfr absorbe un photon de lumière rouge lointaine (710-740 nm) ou est laissé dans l'obscurité pendant un certain temps, il revient à la forme Pr inactive.

Cette conversion constante-Pr↔Pfr- est appelée photoréversibilité. Sous lumière naturelle ou blanche (qui contient à la fois R et FR), le pool de phytochromes est dans un état de transformation continue, existant sous la forme d'un mélange dynamique et d'états intermédiaires. Le rapport entre Pfr et le phytochrome total (Ptotal) est le capteur ultime de la plante pour la qualité de la lumière environnementale.

Groupes de réponse au phytochrome

Les phytochromes sont classés en différents types (A, B, C, etc.) qui régulent divers processus de développement. Ces effets peuvent être regroupés en fonction de la lumière nécessaire pour les déclencher :

• Quantité (Fluence) : La quantité totale de photons nécessaires.
• Qualité (longueur d'onde) : Le rapport spécifique entre la lumière R et la lumière FR.

La rapidité de la réponse de la plante à la commutation du phytochrome peut varier considérablement. temps de latence-le temps qui s'écoule entre l'absorption de la lumière et le premier effet perceptible :

Pour les LFR, il est important de noter que la réponse dépend de la quantité totale de photons reçus, ce qui signifie qu'un flash lumineux court et intense peut avoir le même effet qu'une exposition plus longue et plus faible.

Raison d'être de l'évolution et réponses des plantes

Le système phytochrome est présent dans pratiquement toutes les plantes vertes, des algues aux immenses séquoias, en passant bien sûr par notre cher cannabis bien-aimées. Cette ubiquité met en évidence son rôle fondamental en tant qu'avantage évolutif, principalement pour évaluer l'environnement concurrentiel.

Pfr : L'inhibiteur actif

Les Pfr est la version version physiologiquement active. Ses principales fonctions, conservées au cours de l'évolution, sont les suivantes :

1. Inhiber la floraison
2. Inhiber l'élongation des tiges

En termes simples, en plein soleil, la forte concentration de lumière R maintient le pool de phytochromes principalement dans l'état inhibiteur Pfr. Lorsqu'une plante est à l'ombre, le rapport se déplace considérablement vers Pr (en raison de la lumière FR qui reconvertit Pfr en Pr). Lorsque ce rapport est déplacé, l'inhibition l'inhibition s'arrêteet la plante réagit en déclenchant la réponse de croissance supprimée, comme on enlève une cale sous une voiture garée sur une colline.

Le syndrome de l'évitement de l'ombre

La fonction la plus critique de la détection des FR est l'évitement de l'ombre. En détectant le faible rapport R:FR sous une canopée, une plante suppose à juste titre qu'elle est en compétition avec d'autres pour la lumière. Pour gagner la course au soleil, elle lance une réponse caractérisée par :

• Élongation rapide des entre-nœuds (étirement) : Tentative de pousser plus haut que le concurrent.
• Réduction de la taille et de l'épaisseur des feuilles : Moins d'investissement dans les feuilles qui ne reçoivent pas assez de lumière.
• Floraison précoce : Une tentative désespérée de se reproduire avant d'être complètement à l'ombre.

Les plantes adaptées à l'ombre ("plantes d'ombre") et les plantes adaptées au soleil ("plantes de soleil") ont des niveaux de sensibilité différents au rapport R:FR, mais le mécanisme est universel.

Le phytochrome dans la régulation de la croissance et le photopériodisme

Les effets de la lumière FR sont souvent décrits comme réactions hypersensibles parce qu'ils peuvent être produits avec très peu de watts et avoir des effets prononcés sur l'architecture et la floraison des plantes. Dans la culture du cannabis, nous manipulons ces réactions pour optimiser le rendement et la structure.

Manipuler l'architecture des plantes

En introduisant stratégiquement la lumière FR, les producteurs cherchent à équilibrer deux réactions clés souhaitées :

1. Des entre-nœuds plus longs : Une quantité contrôlée de Pr (en ajoutant de la lumière FR) pendant la phase végétative peut réduire l'inhibition de l'élongation des tiges médiée par Pfr. Cela conduit à des des entre-nœuds plus longsce qui peut être bénéfique pour la gestion de la canopée et l'espacement des sites floraux pour une meilleure pénétration de la lumière.
2. Des feuilles plus grandes : La lumière FR peut également favoriser l'expansion des feuilles, ce qui se traduit par feuilles plus grandes qui peuvent capter plus de lumière PAR pendant les principales heures de la journée.

Les deux stratégies : Mélange ou fin de journée

En horticulture, la lumière FR est utilisée de deux manières principales, chacune avec un objectif différent :

1. Mélange dans le spectre (amélioration de la croissance végétative) : L'incorporation d'un faible niveau régulier de lumière FR aux côtés de PAR tout au long de la photopériode maintient le rapport R:FR à un niveau plus bas que dans les configurations LED typiques soleil/redondance. Cela permet de maintenir une concentration de Pr plus élevée, ce qui entraîne des effets subtils et continus d'évitement de l'ombre, en particulier des des entrenœuds plus longs et feuilles plus grandes. Cela contribue à créer une canopée plus ouverte et plus productive.
2. Traitement de fin de journée (induction florale / signalisation de phase) : Une brève et intense salve de lumière FR (710-740 nm) délivrée juste au moment où la lumière PAR est éteinte. L'objectif est d'entraîner la conversion finale et complète de tous les Pfr restants (forme active) en Pr (forme inactive). Cette action cruciale - la création d'une table rase de Pr au début de la période d'obscurité - a des implications profondes sur la perception de la durée de la nuit par la plante, notamment en ce qui concerne l'induction florale.

Photopériodisme : Mesurer la nuit

La plante utilise l horloge circadienne pour déterminer l'heure l'heure du jour et photopériodisme pour détecter la durée du jour (ou de l'année). Ce dernier mécanisme est crucial pour la floraison.

Nous savons que le cannabis, une plante à jours courts, a besoin de 12 heures de lumière et 12 heures d'obscurité ininterrompue (12/12) pour fleurir de manière fiable. La découverte fondamentale des expériences sur les plantes est que les plantes mesurent la durée de la nuitet non du jour. Si la plante atteint une nuit suffisamment longueSi la plante atteint une nuit suffisamment longue, elle peut fleurir même si la période d'éclairage est prolongée. Les cultivateurs savent également qu'une interruption de la nuit, ne serait-ce que de quelques minutes, inhibe complètement la floraison, alors que de courtes périodes d'obscurité pendant la journée n'ont pas d'importance.

Le rouge lointain pour le jeu de bourgeons et au-delà

L'application du traitement EOD FR est une manipulation directe du système phytochrome pour s'assurer que la plante enregistre la nuit comme étant suffisamment longue pour que le signal de floraison se déclenche.

Le traitement EOD et l'induction florale

Lorsque les lumières s'éteignent naturellement (ou sont simplement éteintes), la forme Pfr (active, inhibitrice de la floraison) redevient lentement Pr dans le cadre d'un processus appelé réversion thermique. Cependant, un bref traitement traitement EOD FR force cette conversion à s'achever instantanément.

• En convertissant immédiatement tous les Pfr en Pr, le cultivateur s'assure que la plante commence son cycle d'obscurité avec le niveau le plus bas possible d'inhibiteur actif de la floraison. niveau le plus bas possible de l'inhibiteur actif de la floraison..
• Ceci est particulièrement utile pour encourager une transition robuste de l'étirement à la formation des bourgeons. formation des bourgeons et peut souvent réduire de plusieurs jours le temps nécessaire pour qu'une variété commence visiblement à fleurir et jusqu'à une semaine sur l'ensemble du cycle de floraison. Cet effet est particulièrement prononcé pour les variétés à forte influence équatoriale qui, autrement, mettent des semaines à produire des bourgeons.

Alors que la lumière FR influence principalement la forme, son inclusion dans le spectre peut également avoir des effets secondaires, moins étudiés, sur la densité des bourgeons et potentiellement sur d'autres fonctions physiologiques. Cependant, la relation exacte avec le cycle des nutriments reste un domaine spéculatif. Il est important de noter qu'un faible pourcentage de FR produit déjà tous les effets souhaités. Si vous utilisez une lampe de 300 W, une lampe FR de 30 W fonctionnant pendant 8 minutes après l'extinction des feux suffira à produire l'accélération de la floraison souhaitée. Si vous mélangez des spectres pour améliorer la structure, il vous en faut encore moins.

Comment l'appliquer à la maison

Pour les cultivateurs de cannabis, la connaissance de Pr et Pfr ne fait que confirmer le mécanisme qui sous-tend la célèbre privation de lumière (light deprivation). privation de lumière (light dep) bien connu. En comprenant que Pfr est le frein chimique du processus de floraison, les cultivateurs peuvent tirer parti de la lumière FR pour s'assurer que ce frein est complètement relâché au début de chaque cycle d'obscurité, ce qui conduit à un déclenchement plus rapide et plus uniforme de la floraison. Les bandes FR sont aujourd'hui largement disponibles et constituent un moyen bon marché et efficace de manipuler la structure de la plante et le temps de floraison à la maison. Qui ne souhaite pas que ses variétés de 9 semaines finissent vers le 56e jour ? La longueur d'onde des chuchotements est tout simplement la clé qui permet de débloquer tout le potentiel de développement de la plante.