Spectre lumineux et courbes d'absorption pour l'horticulture

La plupart du temps, quand on parle de plantes et de leur interaction avec la lumière, on parle de photosynthèse. Mais ce n’est qu’une petite partie de l’histoire, il existe de nombreux autres mécanismes qui sont contrôlés par la lumière.

Le but de cet article est de vous aider à comprendre les différents mécanismes. En raison de la complexité, nous ne donnons qu’un aperçu de l’interaction des spectres d’absorption.

Il est important de faire la distinction entre les spectres d’absorption et les spectres d’émission. Par exemple : les lampes de culture à la lumière du soleil ou hortiONE LED émettent de la lumière dans un certain spectre. Les courbes d’absorption mesurées illustrent quelles longueurs d’onde déclenchent et activent un processus correspondant

Tous les spectres sont affichés en termes de leur énergie relative à 100 % – par conséquent, ne comparez pas la hauteur d’une courbe d’absorption avec la courbe d’émission.
L’absorption n’est pas toujours à 100% la même, cela dépend de l’espèce, de la teneur en nutriments, de la satiété et plus encore

photosynthèse

Chlorophylle a / b

La chlorophylle fait partie des chloroplastes et est le pigment absorbant la lumière qui donne aux plantes une couleur verte. Les chloroplastes sont des organites de cellules végétales qui captent l’énergie lumineuse et la convertissent en énergie chimique via le processus de photosynthèse. Les chlorophylles autres que a/b se trouvent principalement dans les algues et les cyanobactéries.

McCree a défini la courbe de McCree après avoir testé le taux de photosynthèse de nombreuses plantes. C’est ce qu’on appelle souvent la « courbe de photosynthèse ».

(Plus d’informations et l’article complet peuvent être trouvés ici)

hortiONE-Spectra-Chlorophyll

Différentes courbes de photosynthèse

L’image ci-dessous montre deux courbes d’absorption différentes de la photosynthèse :

McCree (1972) est le plus couramment utilisé comme courbe d’absorption photosynthétique générale. McCree a également défini la plage PAR commune (400-700 nm).
Hoover (1937) a défini plus tôt la courbe d’absorption photosynthétique. Il est considéré comme obsolète en raison de la courbe de McCree.
Le spectre de la lumière du soleil comme référence, car la lumière du soleil est toujours le spectre le plus efficace et toutes les plantes ont évolué sous la lumière du soleil pendant des millions d’années.

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Phytochrome

Les phytochromes sont des photorécepteurs utilisés pour détecter la lumière. Ils sont sensibles à la lumière rouge et rouge foncé.

Les processus pertinents sont

La conversion du phytochrome (Pfr en Pr) permet à la plante de reconnaître quand il fait nuit ou jour.
Effet Emmerson (Emmerson Enhancement Effect), qui augmente le taux de photosynthèse. Botanicaldictionary.org/emerson-effect
Photomorphogenèse : Le rapport Pfr/Pr contrôle également l’évitement des ombres, ce qui conduit à l’allongement académique.oup.com
Les phytochromes régulent la germination des graines (photoblastie) et la synthèse de la chlorophylle.

hortiONE-Spectra-Phytochrome

Carotènes et Couleurs

La famille des caroténoïdes comprend plus de 600 types de caroténoïdes.

La différence entre les caroténoïdes et les carotènes est chimique. Les xanthophylles contiennent de l’oxygène, tandis que les carotènes sont des hydrocarbures et ne contiennent pas d’oxygène. Ils absorbent également différentes longueurs d’onde de la lumière. Les xanthophylles sont plus jaunes tandis que les carotènes sont oranges.

Le β-carotène est un pigment organique fortement coloré rouge-orange qui est abondant dans les champignons, les plantes et les fruits. Il fait partie des carotènes, qui sont des terpénoïdes.
Le α-carotène est une forme de carotène avec un cycle β-ionone à une extrémité et un cycle α-ionone à l’autre extrémité. C’est la deuxième forme la plus courante de carotène.
L’alpha et le bêta-carotène sont tous deux importants en tant que précurseurs de la vitamine A.
Les xanthophylles sont des pigments jaunes répandus dans la nature et forment l’une des deux divisions principales du groupe des caroténoïdes. Le nom vient du grec xanthos (jaune) et phyllon (feuille)
Les carotènes sont des antioxydants et désactivent les radicaux libres.

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Flavoprotéines et autres protéines photoréceptrices

Les anthocyanes sont des flavonoïdes ayant un effet antioxydant. Ce sont des pigments rouges, bleus et violets qui donnent aux plantes leur couleur spécifique. La couleur spécifiée dépend de la valeur du pH et s’étend jusqu’au noir. Les exemples sont la myrtille, la framboise, le riz noir, le soja noir et le chou-fleur violet, ainsi que bien d’autres.

La zéaxanthine est l’un des alcools les plus abondants dans la nature. Il est important dans le cycle de la xanthophylle. Synthétisé dans les plantes et certains micro-organismes, c’est le pigment qui donne au paprika, au maïs, au safran, au goji et à de nombreuses autres plantes et microbes leur couleur distinctive. Plus d’informations sur Wikipédia

Les cryptochromes sont des photorécepteurs qui régulent l’entraînement (réinitialisation de l’horloge interne) grâce à la lumière de l’horloge circadienne chez les plantes et les animaux. Ils fonctionnent également comme une partie intégrante de l’oscillateur circadien central dans le cerveau des animaux et comme des récepteurs qui contrôlent la photomorphogenèse en réponse à la lumière bleue ou ultraviolette (UV-A) chez les plantes.

En savoir plus : genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/gb-2005-6-5-220

Les phototropines sont des récepteurs de lumière bleue pour le phototropisme, le mouvement des chloroplastes, l’expansion des feuilles et l’ouverture des stomates. Ces réactions favorisent la photosynthèse en produisant efficacement de la lumière, en réduisant les dommages photo et en absorbant le CO2.

ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1087990/

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