Planten in de schaduw ontvangen meer licht dan tot nu toe werd gedacht. Dat schrijft een team van onderzoekers van de Universiteit Utrecht en Wageningen University & Research in het wetenschappelijke tijdschrift Plant Cell & Environment.
Met hun bevindingen is niet alleen het onderzoek naar de werking van fotosynthese in schaduwcondities geholpen, maar ook de glastuinbouw. "Wanneer je beter begrijpt hoe verschillende kleuren licht invloed hebben op fotosynthese en plantengroei, kun je tuinders helpen om zonlicht op een slimme manier aan te vullen met gekleurd licht."
"Het effect treedt op bij planten die in de schaduw van andere planten staan," vertelt de Utrechtse milieukundige Hugo de Boer, initiatiefnemer van het onderzoek. Bladeren vangen namelijk een deel van het zonlicht op voor fotosynthese, het proces waarbij planten CO₂ met behulp van zonlicht kunnen omzetten in glucose, maar ze laten ook licht door, met name groen licht. Dat kun je zelf zien wanneer je in het bos omhoog kijkt: dan zie je de bladeren als groene filters boven je. Hetzelfde effect treedt op met licht in het voor mensen niet zichtbare rode deel van het kleurenspectrum. Deze kleur noemen we verrood en heeft een golflengte tussen 700 en 750 nm. "Planten die in de schaduw van andere planten groeien ontvangen dus relatief meer groen en verrood licht dan planten in de volle zon. Ons onderzoek laat zien dat planten het verrode deel van het kleurenspectrum op een bijzondere manier benutten voor fotosynthese."
De onderzoekers vroegen zich af wat veranderingen in het lichtspectrum betekenen voor de fotosynthese
Fotosynthese in de schaduw
"Tot op heden werd in onderzoek nauwelijks rekening gehouden met de mogelijkheid dat planten verrood licht benutten voor de fotosynthese," aldus promovendus Tinko Jans van Wageningen UR. Eerdere proeven met monochromatisch licht lieten namelijk zien dat planten met name licht met zichtbare golflengtes (400 tot 700nm) gebruiken voor fotosynthese, en dat licht met langere of kortere golflengtes hieraan nauwelijks bijdraagt. "Maar wanneer je verrood mengt met een kleine hoeveel zichtbaar licht draagt het juist wel bij aan fotosynthese. Wij hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld om de bijdrage van verrood licht aan fotosynthese heel precies te meten en modelleren."
Schaduwreactie
Het was al bekend dat planten het verrode deel van het kleurenspectrum gebruiken om, via de schaduwwerking, de nabijheid van buurplanten vast te stellen. Jans: "Veel planten reageren op een relatieve toename van het verrode licht door recht omhoog groeien met als doel de competitie om licht te winnen. Voor tuinders is deze schaduwreactie gunstig vanwege de mogelijkheid meer planten dicht naast elkaar te kweken. De recente snelle ontwikkeling in LED-technologie heeft het onderzoek naar deze schaduwreactie een enorme impuls gegeven."
Van meting naar rekenmodel
"Deze proeven hebben wij zelf ook gedaan," voegt De Boer daar aan toe. "Daar bleken onze schaduwplanten wel heel hard te groeien wanneer we ze probeerden te foppen door extra LED-lampen met verrood licht te plaatsen. Tot onze grote verrassing bleken onze planten prima in staat het verrode licht te benutten voor fotosynthese, maar alleen wanneer ook een beetje licht uit het zichtbare kleurenspectrum werd bijgevoegd."
Experimentele opstelling om de spectrale effecten van schaduwlicht op fotosynthese te meten
Kleureneffect
De onderzoekers hebben we een groot aantal fotosynthesemetingen met verschillende kleurencombinaties en lichtintensiteiten uitgevoerd. De Boer: "Het kwantificeren van het kleureffect op fotosynthese bleek echter niet zo eenvoudig, want bestaande rekenmodellen en meetmethoden gaan uit van de aanname dat alleen licht in het zichtbare kleurenspectrum wordt benut voor de fotosynthese. Wij hebben daarom een veelgebruikt fotosynthesemodel aangepast zodat het kleureneffect kan worden vastgesteld met een gecombineerde meting van fotosynthese en het invallende kleurenspectrum."
Artikel
Tinko Jans et al., 'PCE Coupling Modelling and Experiments to Analyse Leaf Photosynthesis under Far-Red Light', Plant Cell & Environment, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.15340
Bron: Universiteit Utrecht en Wageningen University Research