O limite da luz visível: Aproveitamento da luz vermelha distante no cultivo de cannabis

A relação entre a luz e a vida das plantas é complexa, indo muito além do espectro visível que alimenta a fotossíntese. Embora a maior parte da energia de uma planta seja derivada da Radiação Fotossinteticamente Ativa (PAR)que abrange comprimentos de onda de 300 a 700 nm, a energia além dessa faixa - especificamente luz vermelha distante (FR)-é a chave para um conjunto de mudanças no desenvolvimento e na arquitetura.

A iluminação FR é definida por comprimentos de onda acima de 700 nmcom a porção fisiologicamente mais relevante para muitas respostas das plantas se agrupando em torno de 730 nm. Ao contrário da luz visível que impulsiona a criação de açúcares, a luz FR está envolvida principalmente na fotomorfogêneseque é o processo de desenvolvimento de formas e formatos induzido pela luz nas plantas. Em resumo, enquanto a PAR determina o quanto uma planta pode crescer, a proporção de luz FR determina como ela cresce.

Para entender sua função, é essencial colocar a luz FR no contexto mais amplo do espectro eletromagnético. A luz vermelha, essencial para a fotossíntese e outras vias de sinalização, geralmente fica entre 650-680 nm. O espectro de FR vem logo em seguida, abrangendo aproximadamente 710-740 nm.

Quando a luz vermelha distante é mais predominante

A presença e a intensidade da luz FR na natureza são sinais ambientais essenciais para uma planta. Sua prevalência não é constante, e é por isso que as plantas evoluíram para detectá-la.

1. Penetração na copa das árvores: A fonte mais significativa de prevalência de FR é a sombra projetada por outras plantas. A clorofila absorve as luzes vermelha (R) e azul com muita eficiência para a fotossíntese, mas transmite ou reflete uma quantidade substancial de luz FR. Consequentemente, a luz filtrada através de um dossel denso tem uma relação vermelha: vermelha distante (R:FR) drasticamente reduzida, tornando-se rica em luz FR. Essa baixa relação R:FR sinaliza que uma planta está na vegetação rasteira, provocando um conjunto de respostas de sobrevivência conhecidas como evitar a sombra.
2. Hora do dia: À medida que o sol se põe, o efeito de filtragem da atmosfera causa uma mudança natural para uma proporção maior de FR, tornando a luz FR um sinal para o fim do dia e o início da noite.
3. Profundidade do solo: Até mesmo a germinação de sementes é regida por essa proporção. Em algumas plantas, uma alta relação R:FR é necessária para quebrar a dormência, garantindo que a semente não seja enterrada muito profundamente no solo ou na vegetação densa.

Fotomorfogênese e o sistema fitocromo

Os mecanismos pelos quais uma planta percebe e responde à luz FR estão centrados em uma proteína conhecida como fitocromo-o componente central do sistema de detecção de luz da planta. Esse sistema regula uma ampla gama de adaptações temporárias e permanentes ao ambiente. Ele faz parte da forma como a planta recebe pistas sobre o ambiente, especialmente em relação à germinação de sementes, à prevenção de sombras e à indução de flores.

O papel dos fotorreceptores

Todo o processo de desenvolvimento regulado pela luz, ou fotomorfogênese (literalmente, início da forma da luz), depende de fotorreceptores. Enquanto a luz azul estão envolvidos principalmente em respostas como fototropismo (inclinação em direção à luz) e abertura dos estômatos, os fotorreceptores de luz vermelha e vermelha distante são dominados pelo fitocromo família de proteínas.

O fitocromo é uma proteína de absorção de luz que é sensível em todo o espectro, absorvendo R, FR e até mesmo um certo grau de luz azul. Seu poder reside em sua fotorreversibilidade-sua capacidade de existir em duas formas distintas e interconversíveis, dependendo da qualidade da luz que absorve.

O interruptor do fitocromo: Pr e Pfr

As duas formas estáveis da proteína fitocromo atuam como um interruptor molecular:

1. Pr (fitocromo que absorve a luz vermelha): Esse é o componente biologicamente inativa biologicamente inativa da proteína. Ela aparece azul aos olhos porque absorve luz vermelha. Quando o Pr absorve um fóton de luz vermelha (650-680 nm), ele passa rapidamente por uma mudança conformacional.
2. Pfr (Fitocromo que absorve a luz vermelha distante): Esse é o componente biologicamente ativa biologicamente ativa. É criada a partir do Pr depois de absorver a luz vermelha. Sua aparência é azul-esverdeado aos olhos porque agora absorve fortemente a luz vermelha distante. Quando o Pfr absorve um fóton de luz vermelha distante (710-740 nm) ou é deixado no escuro por um período, ele volta à forma Pr inativa.

Essa conversão constante - Pr↔Pfr - é chamada de fotorreversibilidade. Sob luz natural ou branca (que contém tanto R quanto FR), o conjunto de fitocromos está em um estado de transformação contínua, existindo como uma mistura dinâmica e estados intermediários. A proporção de Pfr para o fitocromo total (Ptotal) atua como o sensor definitivo da planta para a qualidade da luz ambiental.

Grupos de resposta a fitocromos

Os fitocromos são classificados em diferentes tipos (A, B, C, etc.) que regulam vários processos de desenvolvimento. Esses efeitos podem ser agrupados de acordo com a luz necessária para desencadeá-los:

• Quantidade (Fluência): A quantidade total de fótons necessários.
• Qualidade (comprimento de onda): A proporção específica de luz R para FR.

A velocidade da resposta da planta ao interruptor do fitocromo pode variar muito, agrupada pelo tempo de atraso-o tempo entre a absorção da luz e o primeiro efeito perceptível:

Para LFRs, é importante observar que a resposta depende da quantidade total de fótons recebidos, o que significa que um flash de luz curto e brilhante pode ter o mesmo efeito que uma exposição mais longa e mais fraca.

Justificativa evolutiva e respostas das plantas

O sistema fitocromo está presente em praticamente todas as plantas verdes, desde algas até sequoias gigantescas e, é claro, na nossa querida Cannabis plantas. Essa onipresença destaca seu papel fundamental como uma vantagem evolutiva, principalmente para avaliar o ambiente competitivo.

Pfr: O inibidor ativo

O Pfr é a versão versão fisiologicamente ativa. Suas principais funções, evolutivamente conservadas, são:

1. Inibição da floração
2. Inibir o alongamento do caule

Em termos simples, sob sol pleno, a alta concentração de luz R mantém o conjunto de fitocromos principalmente no estado inibitório Pfr. Quando uma planta é sombreada, a proporção muda drasticamente para Pr (devido à luz FR que converte Pfr de volta para Pr). Quando essa proporção é alterada, a inibição é interrompidae a planta responde iniciando a resposta de crescimento suprimida, como se estivesse removendo uma cunha sob um carro estacionado em uma colina.

A síndrome de evitar a sombra

A função mais importante da detecção de FR é evitar sombras. Ao perceber a baixa relação R:FR sob um dossel, a planta supõe corretamente que está sendo superada na competição pela luz. Para vencer a corrida pelo sol, ela lança uma resposta caracterizada por:

• Alongamento rápido dos entrenós (alongamento): Uma tentativa de crescer mais alto do que o concorrente.
• Redução do tamanho e da espessura das folhas: Menos investimento em folhas que não estão recebendo luz suficiente.
• Floração precoce: Uma tentativa desesperada de se reproduzir antes de ficar completamente sombreado.

As plantas adaptadas à sombra ("plantas de sombra") e as plantas adaptadas ao sol ("plantas de sol") têm diferentes níveis de sensibilidade à relação R:FR, mas o mecanismo é universal.

Fitocromo na regulação do crescimento e no fotoperiodismo

Os efeitos da luz FR são frequentemente descritos como reações de hipersensibilidade porque podem ser produzidos com pouquíssima potência, obtendo efeitos pronunciados na arquitetura e na floração da planta. No cultivo de cannabis, manipulamos essas reações para otimizar o rendimento e a estrutura.

Manipulação da arquitetura da planta

Ao introduzir estrategicamente a luz FR, os produtores buscam equilibrar duas reações desejadas fundamentais:

1. Internódios mais longos: Uma quantidade controlada de Pr (adicionando luz FR) durante a fase vegetativa pode reduzir a inibição mediada por Pfr do alongamento do caule. Isso leva a entrenós mais longoso que pode ser benéfico para o gerenciamento do dossel e o espaçamento dos locais de flores para uma melhor penetração da luz.
2. Folhas maiores: A luz FR também pode promover a expansão das folhas, levando a folhas maiores que podem captar mais luz PAR durante as principais horas do dia.

As duas estratégias: Mistura vs. Fim do dia

Na horticultura, a luz FR é utilizada de duas maneiras principais, cada uma com um objetivo diferente:

1. Mistura no espectro (aprimorando o crescimento vegetativo): A incorporação de um nível baixo e constante de luz FR junto com a PAR durante todo o fotoperíodo mantém a relação R:FR mais baixa do que nas configurações típicas de LEDs de sol/apenas vermelho. Isso mantém uma concentração mais alta de Pr, levando a efeitos contínuos e sutis de evitar a sombra - especificamente os entrenós mais longos e folhas maiores. Isso ajuda a criar um dossel mais aberto e produtivo.
2. Tratamento de fim de dia (EOD) (indução de flores/sinalização de fase): Uma explosão breve e intensa de luz FR (710-740 nm) fornecida no momento em que a luz PAR é desligada. O objetivo é conduzir a conversão final e completa de todos os Pfr (forma ativa) restantes em Pr (forma inativa). Essa ação crucial - criar uma ficha limpa de Pr no início do período de escuridão - tem implicações profundas na percepção da planta sobre a duração da noite, especialmente em relação à indução de flores.

Fotoperiodismo: Medindo a noite

A planta usa o relógio circadiano para determinar a hora do dia e o fotoperiodismo para detectar a duração do dia (ou ano). Esse último mecanismo é fundamental para a floração.

Sabemos que a cannabis, uma planta de dia curto, precisa de 12 horas de luz e 12 horas de escuridão ininterrupta (12/12) para florescer de forma confiável. A descoberta fundamental dos experimentos com plantas é que elas medem a duração da noitee não o dia. Se a planta conseguir uma noite suficientemente longasuficientemente longa, ela poderá florescer mesmo que o período de luz seja prolongado. Como os produtores também sabem, a interrupção da noite, mesmo que por apenas alguns minutos, inibe completamente a floração, ao passo que curtos períodos de escuridão durante o dia são irrelevantes.

Far-Red para o Bud Set e além

A aplicação do tratamento EOD FR é uma manipulação direta do sistema de fitocromo para garantir que a planta registre a noite como sendo longa o suficiente para que o sinal de floração prossiga.

O tratamento EOD e a indução de flores

Quando as luzes se apagam naturalmente (ou são simplesmente desligadas), a forma Pfr (ativa, inibidora da floração) se reverte lentamente para Pr em um processo chamado reversão térmica. Entretanto, um breve tratamento EOD FR força essa conversão a ser concluída instantaneamente.

• Ao converter imediatamente todo o Pfr em Pr, o produtor garante que a planta inicie seu ciclo de escuridão com o nível mais baixo possível de inibidor ativo de floração. nível mais baixo possível do inibidor de floração ativo.
• Isso é especialmente útil para incentivar uma transição robusta do estiramento para o formação de botões e muitas vezes pode reduzir em vários dias o tempo necessário para que uma cepa comece a florescer visivelmente e até uma semana de todo o ciclo de floração. Esse efeito é especialmente pronunciado em variedades com fortes influências equatoriais que, de outra forma, levam semanas para começar a produzir botões.

Embora a luz FR influencie principalmente a forma, sua inclusão no espectro também pode ter efeitos secundários, menos estudados, sobre a densidade de brotos e, potencialmente, outras funções fisiológicas. No entanto, a relação exata com o ciclo de nutrientes continua sendo uma área especulativa. É importante observar como uma pequena porcentagem de FR já está criando todos os efeitos desejados. Se estiver usando uma lâmpada de 300 W, uma lâmpada de FR de 30 W funcionando por 8 minutos após o apagar das luzes será suficiente para produzir a aceleração de floração desejada. Se estiver misturando espectros para aprimoramentos estruturais, precisará de ainda menos.

Como aplicar em casa

Para os produtores de cannabis, o conhecimento de Pr e Pfr simplesmente confirma o mecanismo por trás da conhecida privação de luz (light dep) (light dep). Ao entender que o Pfr é o freio químico do processo de floração, os produtores podem aproveitar a luz FR para garantir que esse freio seja totalmente liberado no início de cada ciclo de escuridão, levando a um início de floração mais rápido e uniforme. As fitas de FR estão amplamente disponíveis hoje em dia, proporcionando uma maneira barata e eficaz de manipular a estrutura da planta e o tempo de floração em casa. Quem não quer que suas variedades de 9 semanas terminem por volta do 56º dia? O comprimento de onda dos sussurros é simplesmente a chave para liberar todo o potencial de desenvolvimento da planta.