De rand van zichtbaar licht: Het gebruik van verrood licht in de cannabisteelt

De relatie tussen licht en planten is complex en gaat veel verder dan het zichtbare spectrum dat de fotosynthese. Hoewel het grootste deel van de energie van een plant afkomstig is van Fotosynthetisch Actieve Straling (PAR)die golflengten omvat van 300 tot 700 nm, de energie net buiten dat bereik, met name Verrood (FR) lichtde sleutel tot een reeks ontwikkelings- en bouwkundige veranderingen.

FR-verlichting wordt gedefinieerd door golflengten boven 700 nmwaarbij het fysiologisch meest relevante deel voor veel reacties van planten gegroepeerd is rond 730 nm. In tegenstelling tot het zichtbare licht dat de aanmaak van suikers stimuleert, is FR-licht voornamelijk betrokken bij fotomorfogeneseDit is het proces van door licht veroorzaakte vormontwikkeling in planten. Eenvoudig gezegd, terwijl PAR dicteert hoeveel een plant kan groeien, bepaalt de FR lichtratio hoe de plant groeit.

Om de rol ervan te begrijpen, is het essentieel om FR-licht in de bredere context van het elektromagnetisch spectrum. Rood licht, dat cruciaal is voor fotosynthese en andere signaalwegen, valt gewoonlijk tussen 650-680 nm. Onmiddellijk daarna volgt het FR-spectrum, dat ruwweg 710-740 nm.

Wanneer verrood licht het meest voorkomt

De aanwezigheid en intensiteit van FR licht in de natuur zijn kritische omgevingsfactoren voor een plant. Het is niet constant aanwezig en daarom zijn planten geëvolueerd om het te voelen.

1. Doordringing van het bladerdak: De belangrijkste bron van de prevalentie van FR is de schaduw door andere planten. Chlorofyl absorbeert rood (R) en blauw licht zeer efficiënt voor fotosynthese, maar zendt een aanzienlijke hoeveelheid FR licht door of reflecteert het. Bijgevolg heeft licht dat door een dicht bladerdak filtert een sterk verlaagde verhouding rood:verrood (R:FR) en wordt het rijk aan FR-licht. Deze lage R:FR-verhouding geeft aan dat een plant zich in het kreupelhout bevindt, wat leidt tot een reeks overlevingsreacties die bekend staan als vermijden van schaduw.
2. Tijd van de dag: Als de zon ondergaat, zorgt het filtereffect van de atmosfeer voor een natuurlijke verschuiving naar een hoger FR-aandeel, waardoor FR-licht een signaal wordt voor het einde van de dag en het begin van de nacht.
3. Bodemdiepte: Zelfs de ontkieming van zaden wordt bepaald door deze verhouding. Bij sommige planten is een hoge R:FR verhouding nodig om de rustperiode te doorbreken, zodat het zaad niet te diep begraven wordt onder de grond of dichte begroeiing.

Fotomorfogenese en het fytochroomsysteem

De mechanismen waarmee een plant FR-licht waarneemt en erop reageert, zijn gecentreerd rond een eiwit dat bekend staat als fytochroom-de kerncomponent van het lichtdetectiesysteem van de plant. Dit systeem regelt een groot aantal tijdelijke en permanente aanpassingen aan de omgeving. Het is onderdeel van de manier waarop de plant aanwijzingen krijgt over zijn omgeving, vooral met betrekking tot zaadontkieming, vermijden van schaduw en bloeminductie.

De rol van fotoreceptoren

Het hele proces van lichtgestuurde ontwikkeling, of fotomorfogenese (letterlijk, lichtvorm begint), berust op gespecialiseerde fotoreceptoren. Terwijl blauw licht fotoreceptoren voornamelijk betrokken zijn bij reacties zoals fototropisme (buigen naar het licht) en het openen van de huidmondjes, zijn de rode en verrode fotoreceptoren worden gedomineerd door het Fytochroom familie van eiwitten.

Fytochroom is een lichtabsorberend eiwit dat gevoelig is voor het hele spectrum en R, FR en zelfs een beetje blauw licht absorbeert. De kracht ligt in zijn fotoreversibiliteit-zijn vermogen om te bestaan in twee verschillende, interconverteerbare vormen, afhankelijk van de kwaliteit van het licht dat het absorbeert.

De fytochroomschakelaar: Pr en Pfr

De twee stabiele vormen van het Phytochromeiwit werken als een moleculaire schakelaar:

1. Pr (Phytochrome rood-licht absorberend): Dit is de biologisch inactieve vorm van het eiwit. Het verschijnt blauw voor het oog omdat het rood licht absorbeert. Wanneer Pr een foton van rood licht (650-680 nm) absorbeert, ondergaat het snel een conformatieverandering.
2. Pfr (Phytochrome ver-rood-licht absorberend): Dit is de biologisch actieve vorm. Het wordt gecreëerd uit Pr na absorptie van rood licht. Het verschijnt blauwgroen voor het oog omdat het nu sterk verrood licht absorbeert. Wanneer Pfr een foton van verrood licht (710-740 nm) absorbeert of een tijdje in het donker wordt gelaten, keert het terug naar de inactieve Pr-vorm.

Deze constante omzetting-Pr↔Pfr heet fotoreversibiliteit. Onder natuurlijk of wit licht (dat zowel R als FR bevat) bevindt de fytochroompool zich in een toestand van continue transformatie, bestaande uit een dynamisch mengsel en tussenliggende toestanden. De verhouding tussen Pfr en het totale fytochroom (Ptotal) fungeert als de ultieme sensor van de plant voor de kwaliteit van het omgevingslicht.

Fytochroom reactiegroepen

Fytochromen worden ingedeeld in verschillende types (A, B, C, enz.) die verschillende ontwikkelingsprocessen reguleren. Deze effecten kunnen worden gegroepeerd op basis van het licht dat nodig is om ze te activeren:

• Hoeveelheid (Fluence): De totale hoeveelheid fotonen die nodig is.
• Kwaliteit (golflengte): De specifieke verhouding tussen R en FR licht.

De snelheid waarmee de plant reageert op de fytochroomschakelaar kan sterk variëren, gegroepeerd door de vertragingstijd-de tijd tussen lichtabsorptie en het eerste merkbare effect:

Voor LFR's is het belangrijk op te merken dat de respons afhangt van de totale hoeveelheid fotonen ontvangen, wat betekent dat een korte, felle lichtflits hetzelfde effect kan hebben als een langere, minder felle belichting.

Evolutionaire achtergrond en reacties van planten

Het fytochroomsysteem is aanwezig in vrijwel alle groene planten, van algen tot massieve sequoia's, en natuurlijk in onze geliefde Cannabis planten. Deze alomtegenwoordigheid benadrukt zijn fundamentele rol als evolutionair voordeel, voornamelijk om de concurrerende omgeving in te schatten.

Pfr: De actieve remmer

De Pfr vorm is de fysiologisch actieve versie. De primaire, evolutionair behouden functies zijn:

1. Bloei remmen
2. Rem stamverlenging

Eenvoudig gezegd: onder de volle zon houdt de hoge concentratie R-licht de fytochroompool voornamelijk in de remmende Pfr-toestand. Wanneer een plant in de schaduw staat, verschuift de verhouding drastisch in de richting van Pr (doordat FR-licht Pfr weer omzet in Pr). Wanneer deze verhouding verschuift, stopt de inhibitie stopten reageert de plant door de onderdrukte groeireactie te starten, zoals het verwijderen van een wig onder een auto die op een heuvel geparkeerd staat.

Het schaduwvermijdingssyndroom

De meest kritieke functie van FR-detectie is vermijden van schaduw. Door de lage R:FR-verhouding onder een bladerdak waar te nemen, neemt een plant correct aan dat hij wordt weggeconcurreerd voor licht. Om de race om de zon te winnen, start ze een reactie die gekenmerkt wordt door:

• Snelle internodeverlenging (uitrekken): Een poging om groter te worden dan de concurrent.
• Minder bladgrootte en -dikte: Minder investering in bladeren die niet genoeg licht krijgen.
• Vroege bloei: Een wanhopige poging om zich voort te planten voordat hij volledig in de schaduw komt te staan.

Aan de schaduw aangepaste planten ("schaduwplanten") en aan de zon aangepaste planten ("zonneplanten") hebben verschillende gevoeligheidsniveaus voor de R:FR-verhouding, maar het mechanisme is universeel.

Fytochroom in groeiregulatie en fotoperiodisme

De effecten van FR-licht worden vaak beschreven als overgevoelige reacties omdat ze kunnen worden opgewekt met zeer weinig wattage, waarbij uitgesproken effecten worden bereikt op de architectuur van de plant en de bloei. In de cannabiskweek manipuleren we deze reacties om de opbrengst en structuur te optimaliseren.

Architectuur van planten manipuleren

Door FR licht strategisch te introduceren, proberen telers twee belangrijke gewenste reacties in balans te brengen:

1. Langere internodiën: Een gecontroleerde hoeveelheid Pr (door FR licht toe te voegen) tijdens de vegetatieve fase kan de Pfr-gemedieerde remming van stengelverlenging verminderen. Dit leidt tot langere internodiënDit kan gunstig zijn voor het beheer van het bladerdak en het spreiden van de bloeiplaatsen voor een betere lichtpenetratie.
2. Grotere bladeren: FR licht kan ook de bladuitzetting bevorderen, wat leidt tot grotere bladeren die meer PAR-licht kunnen opvangen tijdens de belangrijkste daglichturen.

De twee strategieën: Mengen vs. Einde van de dag

In de tuinbouw wordt FR licht op twee manieren gebruikt, elk met een ander doel:

1. Mengen in het spectrum ( vegetatieve groei bevorderen): Het integreren van een constant, laag niveau van FR licht naast PAR gedurende de gehele fotoperiode houdt de R:FR verhouding lager dan in typische zon/alleen LED opstellingen. Dit houdt een hogere Pr-concentratie in stand, wat leidt tot voortdurende, subtiele schaduwvermijdende effecten, met name de langere internodiën en grotere bladeren. Dit helpt bij het creëren van een opener, productiever bladerdak.
2. Behandeling aan het einde van de dag (EOD) (bloei-inductie/fasesignalering): Een korte, intense uitbarsting van FR-licht (710-740 nm) die wordt toegediend net wanneer het PAR-licht wordt uitgeschakeld. Het doel is om de laatste, volledige conversie van alle resterende Pfr (actieve vorm) naar Pr (inactieve vorm) te stimuleren. Deze cruciale actie - het creëren van een schone lei van Pr aan het begin van de donkerperiode heeft ingrijpende gevolgen voor de waarneming van de nachtlengte door de plant, vooral met betrekking tot bloeminductie.

Fotoperiodiciteit: Het meten van de nacht

De plant gebruikt de circadiane klok om de tijd van de dag en fotoperiodisme om de lengte van de dag (of jaar). Dit laatste mechanisme is cruciaal voor de bloei.

We weten dat cannabis, een kortedagplant, het volgende nodig heeft 12 uur licht en 12 uur ononderbroken duisternis nodig heeft (12/12) nodig heeft om betrouwbaar tot bloei te komen. De fundamentele ontdekking van plantenexperimenten is dat planten de lengte van de nachten niet de dag. Als de plant een voldoende lange nachtkan ze zelfs bloeien als de lichtperiode wordt verlengd. Zoals kwekers ook weten, remt het onderbreken van de nacht, al is het maar een paar minuten, de bloei volledig af, terwijl korte perioden van duisternis overdag niet relevant zijn.

Verrood voor Bud Set en verder

De toepassing van EOD FR behandeling is een directe manipulatie van het fytochroomsysteem om ervoor te zorgen dat de plant registreert dat de nacht lang genoeg is voor het bloeisignaal om door te gaan.

De EOD-behandeling en bloeseminductie

Wanneer het licht op natuurlijke wijze uitgaat (of gewoon wordt uitgeschakeld), keert de Pfr-vorm (actief, bloeiremmend) langzaam terug naar Pr in een proces dat thermische omkering. Een korte EOD FR behandeling wordt deze omzetting onmiddellijk voltooid.

• Door alle Pfr onmiddellijk om te zetten in Pr, zorgt de kweker ervoor dat de plant haar donkercyclus begint met het laagst mogelijke niveau van de actieve bloeiremmer. laagst mogelijke niveau van de actieve bloeiremmer.
• Dit is vooral nuttig bij het stimuleren van een robuuste overgang van rek naar knopzetting en kan vaak meerdere dagen van de tijd die een soort nodig heeft om zichtbaar te beginnen bloeien afsnoepen en tot wel een week van de hele bloeicyclus. Dit effect is vooral uitgesproken bij soorten met zware equatoriale invloeden die er anders weken over doen om toppen te gaan produceren.

Terwijl FR-licht voornamelijk de vorm beïnvloedt, kan de opname ervan in het spectrum ook secundaire, minder bestudeerde effecten hebben op de dichtheid van de knopaanzet en mogelijk andere fysiologische functies. De exacte relatie met de nutriëntencyclus blijft echter een speculatief gebied. Het is belangrijk om op te merken hoe een klein percentage FR al de gewenste effecten creëert. Als je een lamp van 300 W gebruikt, is een FR-lamp van 30 W die 8 minuten na het doven van de lampen draait, voldoende om de gewenste bloeiversnelling te produceren. Als je spectra mengt voor structurele verbeteringen, heb je zelfs nog minder nodig.

Hoe je dit thuis aanbrengt

Voor cannabistelers bevestigt de kennis van Pr en Pfr simpelweg het mechanisme achter de bekende lichtonthouding (light dep) schema. Door te begrijpen dat Pfr de chemische rem is op het bloeiproces, kunnen kwekers FR-licht gebruiken om ervoor te zorgen dat de rem volledig wordt vrijgegeven aan het begin van elke donkercyclus, wat leidt tot een snellere en meer uniforme start van de bloei. FR strips zijn tegenwoordig overal verkrijgbaar en bieden een goedkope en effectieve manier om de plantstructuur en bloeitijd thuis te manipuleren. Wie wil er nu niet dat zijn 9-weekse strains rond dag 56 eindigen? De golflengte van fluisterstrips is simpelweg de sleutel tot het ontsluiten van het volledige ontwikkelingspotentieel van de plant.