Die Kraft der ultravioletten Strahlung (UV): Ein Leitfaden für die Aufzucht gesunder Pflanzen
Die Frage nach der Rolle der ultravioletten Strahlung und ihrer Auswirkung für das Pflanzenwachstum bleibt interessant. Die meisten theoretischen Untersuchungen wurden anhand der Analyse verschiedener genetischer Varianten von Arabidopsis thaliana durchgeführt.
Obwohl einige Ergebnisse auch auf andere Pflanzenarten übertragbar sein könnten, weisen wir darauf hin, dass dieser Artikel eine Meta-Analyse der derzeit verfügbaren wissenschaftlichen Studien darstellt. Dieser Artikel dient als Zusammenfassung der verfügbaren wissenschaftlichen Studien zum Thema UV-Strahlung.
Elektromagnetisches Spektrum von UV(C) bis Infrarot
Die obige Abbildung zeigt das elektromagnetische Spektrum ab einer Wellenlänge von 200 nm Nanometer (1 nm = 1×10 -9 m). Die verschiedenen Klassifizierungen der für Pflanzen relevanten Strahlung wie PAR (Photosynthetisch aktive Strahlung) und die erweiterte Version PBAR (Photobiologisch aktive Strahlung) sind ebenfalls angegeben. Während sich PAR hauptsächlich auf die Photosynthese konzentriert, zielt PBAR darauf ab, Wellenlängen einzubeziehen, die für andere Prozesse innerhalb der Pflanzen relevant sind.
Ultraviolette Strahlung wird oft ohne ihre Klassifizierung in UV-A, B und C verwendet.
- UV-A: 315-400nm
- UV-B: 280-315nm
- UV-C: 100-280nm
Absorptionskurven für Pflanzen von 200 bis 800nm
Die Absorptionskurven von z.B. Chlorophyll a/b liegen teilweise im UV-A-Bereich. Das Blaulicht, oberhalb von 400 nm, hat jedoch wesentlich höhere Wirkungen, löst aber hauptsächlich die gleichen Systeme aus.
Alle UV-Strahlung gilt als schädlich für Menschen und Pflanzen, UV-C-Strahlung ist die schädlichste und wird daher oft zur Desinfektion und Sterilisation eingesetzt. Da UV-C-Strahlung von der Erdatmosphäre gefiltert wird, gelangt sie nicht an die Erdoberfläche, und natürlich gewachsene Pflanzen (in vivo) mussten sich nie an diese Art von Strahlung gewöhnen oder evolutionär anpassen.
Wie aus der nachstehenden Tabelle hervorgeht, können die Synthese von Coumestrol, das Schließen der Spaltöffnungen und die Produktion von Wasserstoffperoxid durch UV-C ausgelöst werden, sind aber auch im UV-B-Teil des Spektrums wirksam.
UVB-bezogene Prozesse in Pflanzen nach Arten
| Process | Species | Peak wavelength [nm] |
|---|---|---|
| coumestrol sy nthesis | Phaseolus vulgaris | < 270 |
| H O production in vitro | horse polylgG in vitro | 275 |
| stomatal closing | Eragrostis tef | 275 |
| anthocyanin formation | Daucus carota | 280 |
| CHS gene transcri ption | Daucus carota | 280 and > 330 |
| PAL gene transcription | Daucus carota | 280 |
| cotyledon curling | Brassica napus | 285 |
| MEB5.2 and LHCB1*3 regulation | Arabidopsis thaliana | ~285 |
| PAL gene transcription | Daucus carota | 290 |
| growth inhibition | A. thaliana | 290 |
| anthocyanin formation | Zea mays | 294 |
| flavonoid accumulation | Petroselinum hortense | 294 |
| CHS and PDXI .3 regulation | A. thaliana | ~300 |
| anthocyanin formation | Sorghum bicolor | 302 |
| CsPHR transcription | Cucumis sativus | 310 |
| CsPHR promoter activation | Cucumis sativus | 310 |
UVR8 das UV-B absorbierende Photorezeptorprotein
UVR8 ist der Photorezeptor für UV-B-Strahlung, so wie die Cryptochrome und Phototropine für UV-A- bis Blaulicht und die Phytochrome für rotes und fernrotes (far-red) Licht.
UVR8 empfängt ultraviolettes Licht zwischen 280 nm und 315 nm mit einem Peak an der unteren Grenze von UV-B bei 285 nm.
Es ist bekannt, dass UV-B-Strahlung eine Vielzahl von Wirkungen auslöst, die nicht klassifiziert oder durch Defekte ausgelöst werden, wie z. B. die Induktion der Flavonoidsynthese.
Auch werden einige Prozesse tatsächlich durch den DNA-Reparaturmechanismus der Pflanze ausgelöst.
Ein Beispiel dafür ist die durch UV-Strahlung ausgelöste Hemmung der Zellzyklusprogression und der damit verbundenen Zellteilung. Damit soll den Zellen Zeit gegeben werden, ihre DNA-Schäden vor der Vervielfältigung zu reparieren.
UVR8 action spectrum
Schlussfolgerung über ultraviolette Strahlung für Pflanzen
Lassen Sie sich nicht von den Unterschieden in der UV-Strahlung täuschen und verwechseln Sie sie nicht mit blauem Licht (>399nm)
UV-A hat im Wesentlichen die gleiche Wirkung wie blaues Licht. Die erhältlichen LED-Chips haben jedoch in der Regel einen geringeren Wirkungsgrad.
UV-C dient hauptsächlich der Desinfektion, ist in der Natur nicht vorhanden und sehr schädlich.
UV-B wird durch den UVR8-Rezeptor ausgelöst und erfüllt mehrere Funktionen. Die meisten davon stehen im Zusammenhang mit dem DNA-Reparaturmechanismus.
UV-B kann Ihre Pflanze stärken, erhöht aber in der Regel nicht den Ertrag, da es die Zellvermehrung hemmt.
Die meisten der verfügbaren Forschungsergebnisse basieren auf Arabidopsis thaliana, und die Ergebnisse können je nach Pflanzenart sowie Geno- oder Phänotyp innerhalb einer Art variieren.
