Over geen andere lichtkleur bestaan zo veel misverstanden als groen. Het zou weinig bijdragen aan de fotosynthese, het zou ‘niets doen’ in de plant. Klopt allemaal niet. De laatste jaren groeien de inzichten met sprongen en blijkt deze kleur juist allerlei functies te vervullen in tal van processen.
[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Wij zien een bepaalde kleur omdat een voorwerp het licht van die kleur meer reflecteert dan andere kleuren. Het is dus niet zo’n gekke gedachte dat planten groen licht niet zo goed zouden benutten omdat ze het vooral weerkaatsen. Bovendien vertoont de McCree-curve, die het verband tussen lichtkleur en bladfotosynthese laat zien, bij die kleur een duidelijk dal (figuur 1).
Lengtegroei en plantweerbaarheid
Dit soort oppervlakkige observaties heeft waarschijnlijk mede bijgedragen aan een systematische onderschatting van de rol die groen licht speelt, zowel voor de fotosynthese als voor de sturing van tal van processen, zoals de lengtegroei en de plantweerbaarheid. De laatste jaren wordt het gemis aan inzichten ingehaald door een flink aantal onderzoeken.
Het klopt dat groen licht deels wordt gereflecteerd door het blad. Maar daarna wordt het weerkaatste licht weer door andere bladeren deels geabsorbeerd en deels gereflecteerd en zo komt er onder in het gewas relatief veel groen terecht. Daardoor is onderin het gewas de verhouding tussen groen en blauw verschoven en dit blijkt de lengtegroei te stimuleren. Dit is nog niet zo lang duidelijk; voorheen dachten onderzoekers dat alleen de verhouding rood/verrood hierbij belangrijk is.
Lichtgeleiding
Het dal in de McCree-curve is voor een enkel blad bovendien dieper dan voor een heel gewas. Bij een heel gewas is er nauwelijks nog sprake van een dal. Dus op gewasniveau gezien is de lichtkleur wel degelijk belangrijk voor de fotosynthese. Zie figuur 2 voor een rozengewas.
Een betere blik op de McCree-curve leert dat de efficiëntie van groen licht weliswaar 25-30% lager ligt dan die van rood, maar dat het verschil met de efficiëntie van blauw eigenlijk miniem is. Voor de verklaring hiervan moeten we in het blad kijken. De bladgroenkorrels (chlorofyl) liggen verspreid in het blad, maar alle weefsels doen mee met een proces van lichtgeleiding, interne weerkaatsing en lichtbreking. Het resultaat hiervan is een effectieve lichtgeleiding naar de ‘antennes’ van het fotosynthesesysteem. Hierdoor absorbeert een blad veel meer van de groene lichtkleur dan een oplossing met bladgroen. Puur chlorofyl absorbeert rood en blauw heel goed, maar groen heel weinig. Dat heeft sterk bijgedragen aan de onjuiste beoordeling van groen licht, maar zoals hierboven beschreven: op bladniveau is het heel anders.
Totale lichtsterkte
In het verleden hebben wetenschappers soms niet de exacte golflengte genoemd, waarbij hun onderzoek plaatsvond. Steeds duidelijker wordt dat het ene groen niet het andere is: bij lagere golflengtes – dichter tegen het blauw aan – is er vaak meer effect. Zodra het dichter bij het geel komt, is het effect kleiner.
Er zijn verschillende onderzoeken waarbij de toevoeging van groen aan de combinatie rood/blauwe LED’s meer groei oplevert, bijvoorbeeld bij sla. Hierbij hielden de onderzoekers de totale lichtsterkte gelijk, zodat het effect dus niet lag aan een toegenomen lichtintensiteit, maar louter aan de kleur. Dit sluit aan bij iets wat bij proeven in klimaatcellen al vaak is opgevallen: een compleet spectrum (gemaakt met een plasmalamp) geeft consequent betere groei- en ontwikkelingsresultaten dan de combinatie rood/blauw.
Hogere weerbaarheid
Behalve een positief effect op de fotosynthese zijn er tal van andere effecten. Een recent Russisch reviewartikel (Golovatskaya e.a.) geeft een lange waslijst. Hier kunnen we alleen de opvallendste effecten opnoemen. Groen licht versterkt de schaduwmijdende reactie, opgeroepen door een hoge verrood/rood-verhouding, waardoor planten hoger uitgroeien om boven hun buren uit te komen. Ook speelt groen licht een rol bij fototropie: de neiging van planten om richting het licht te groeien (of bij de wortels juist ervandaan te groeien).
Bij sommige gewassen is aangetoond dat de kieming van zaden afhankelijk is van groen licht.
Een belangrijk inzicht is dat de lichtkleur tevens een effect kan hebben op de weerbaarheid tegen ziekten en plagen. Niet alleen kunnen gehaltes aan antioxidanten ermee worden opgeplust, maar ook zijn er aanwijzingen dat de verdedigingsroutes van de plant worden aangeschakeld. Het gaat dan om de jasmonzuurroute en de salicylzuurroute. Beide zorgen voor een hogere weerbaarheid tegen belagers door aanmaak van afweerstoffen.
Minder aantastingen
Japanse onderzoekers vonden bij aardbei een sterk verhoogde weerbaarheid tegen de ziekte Anthracnose als ze ’s nachts twee uur groen licht van 80 µmol/m2/s kregen. Opvallend was dat dit niet alleen in het lab, maar ook in het veld werkte. De belichte planten vertoonden beduidend minder aantastingen. Bovendien werden in het veld zowel de plant zelf als de vruchten groter door de behandeling. De verschillen waren aanzienlijk. Eerder hadden deze onderzoekers goede resultaten geboekt om Anthracnose en Botrytis bij komkommer te voorkomen met eenzelfde soort behandeling.
De combinatie van een betere opbrengst en een hogere weerbaarheid bij toevoeging van groen licht pleit voor serieuzere aandacht voor de voordelen, zeker bij teelt onder louter kunstlicht. Bovendien kunnen mensen gewaskwaliteit beter beoordelen onder de combinatie rood/blauw/groen dan wanneer alleen de eerste twee kleuren aanwezig zijn.
Onverklaarbaar
Planten ‘zien’ geen lichtkleur. Ze hebben pigmenten die gevoelig zijn voor bepaalde golflengtes. Daarbij is er altijd een optimum en een bepaalde bandbreedte. Als er licht van een bepaalde golflengte op de pigmenten (fotoreceptoren genoemd) valt, zet dat een reeks aan processen in gang. Zo zijn de lengtegroei, fototropie, maar ook de weerbaarheid te verklaren. Nu is de vraag welke fotoreceptor de startknop is van de groen-lichteffecten. Cryptochroom, bekend om zijn gevoeligheid voor blauw licht, is een kandidaat.
Dat geldt ook voor zeaxanthine, het oranjegele pigment dat verantwoordelijk is voor de kleur van bijvoorbeeld paprika, maïs en saffraan. Maar deze pigmenten kunnen niet alle groen-responsen helemaal verklaren; er zijn steeds reacties die nog onverklaarbaar zijn. Het kan dus heel goed zijn dat er een nog onbekend pigment is dat een belangrijke rol speelt in groen-lichteffecten.
Samenvatting
Groen licht draagt bij aan de fotosynthese en werkt sturend bij allerlei plantprocessen, zoals lengtegroei, fototropie, zaadkieming en plantweerbaarheid. In het verleden is het ‘groen-effect’ vaak onderschat; daar zijn tal van redenen voor. Het is nog de vraag met welke pigment de plant dit licht waarneemt. Bij LED’s is groen een dure kleur: weinig fotonen per kWh.
Tekst en beeld: Xue Zhang, Ep Heuvelink (Wageningen University & Research), Tijs Kierkels en Wilma Slegers.
[/wcm_restrict]