Efeitos da luz diária total integral de azul e ampla

Jun 04, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7175 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

O atual cultivo interno de açafrão (Crocus sativus L.) depende apenas da experiência de plantio artificial, de modo que o número de flores e o rendimento do estigma são seriamente afetados em caso de dias nublados ou chuvosos e mudanças de temperatura. Neste estudo, foi utilizada uma luminária com fotoperíodo de 10 horas combinada com LEDs azuis de 450 nm com LEDs vermelhos de banda larga de 660 nm, que respectivamente tinham largura total na metade do máximo (FWHM) de 15 nm e 85 nm, em uma proporção de azul : vermelho: luz vermelha extrema = 20%: 62%: 18%. A influência da integral de luz diária total (TDLI) foi avaliada nas características de floração, qualidade do estigma, bem como nas características morfológicas das folhas. Os resultados mostraram que o número de flores, a proporção de floração diária, o peso seco do estigma e o teor de ésteres de crocetina foram significativamente correlacionados com o TDLI (P <0,01). O aumento do TDLI poderia promover ligeiramente a largura das folhas e a área foliar além das gemas, mas não teve efeito significativo no comprimento das gemas e das folhas. Tanto o número médio de flores por rebento quanto o rendimento de estigma seco foram os mais altos no tratamento com TDLI de 150 mol m-2, até 3,63 e 24,19 mg, respectivamente. O primeiro foi 0,7 maior do que o tratamento original com luz natural, enquanto o último foi 50% maior. Totalizando, a combinação de LEDs azuis com LEDs vermelhos de banda larga do TDLI de 150 mol m-2 foi a condição mais favorável para o número de flores e a qualidade do estigma do açafrão neste estudo.

O açafrão (Crocus sativus L.), membro da grande família Iridaceae, é bem conhecido por seu uso em especiarias, corantes, perfumes e fitoterápicos1,2,3,4,5. Já foi cultivado na Itália, Espanha, Grécia, Irã, Índia e Afeganistão, etc5,6,7. Depois de ser introduzido na China, o açafrão é cultivado principalmente no Delta do Rio Yangtze com um método especial de cultivo sazonal. Devido à alta temperatura e humidade no verão nesta região, o açafrão é cultivado ao ar livre desde o final de novembro do primeiro ano até ao início de maio do segundo ano para multiplicação clonal e cultivado no interior desde o final de maio até ao início de novembro para florescer8,9. Tem havido um interesse crescente nos efeitos biológicos e nas potenciais aplicações médicas dos longos estigmas escarlates do açafrão, particularmente em distúrbios menstruais, síndrome metabólica, antidepressão, anticâncer e antitumoral10,11,12.

No entanto, o rendimento anual do estigma do açafrão é muito baixo, causando escassez de oferta e preço caro no mercado6,7,13. Existem duas razões principais: (1) O açafrão depende apenas da multiplicação clonal de rebentos, e a baixa taxa de reprodução leva à dificuldade de obter rebentos de alta qualidade para propagação 4,14, (2) O cultivo interno do açafrão depende principalmente de experiências artificiais e, portanto, incontrolável. as condições ambientais agravam ainda mais o fenómeno da menor ou mesmo nenhuma floração dos rebentos e da má colheita do estigma. Dentre os fatores ambientais, a luz é uma das variáveis ​​mais importantes que afetam o crescimento e a floração das plantas15. Diversas pesquisas sobre os efeitos do espectro de luz, intensidade de luz e fotoperíodo na reprodução do cormo e na floração do açafrão foram realizadas para solucionar os problemas acima mencionados.

Moradi et al.16 investigaram os efeitos de diferentes proporções de luz vermelha e azul (incluindo 100%, 75%, 50%, 40%, 25% e 0% de luz azul) no desempenho fotossintético, partição de biomassa, bem como morfológica e características bioquímicas do açafrão, e concluiu que aumentar a proporção de azul para vermelho pode melhorar a produção de rebentos filhos de alta qualidade e alterar a partição da biomassa para órgãos colhíveis (rebentos e flores) no açafrão. Zhu et al.17 descobriram que o LED de luz vermelha monocromática promoveu o crescimento do açafrão, avançou a floração e melhorou o peso seco total do estigma e a produção de crocina. Kajikawa et al.18 descobriram que não houve diferença significativa no comprimento do broto, diâmetro máximo, peso e produção de estigma de rebentos filhos quando irradiados com duas proporções de luz vermelha e luz vermelha distante (R/FR = 15,8 e R/FR = 15,8 e R/FR = 1,8), mas houve diferença significativa na absorbância das soluções de crocetina. Presumiu-se que uma relação R/FR mais baixa na fase de desenvolvimento dos rebentos filhos poderia induzir um aumento na crocetina. Os dois estudos de açafrão acima mencionados não apresentaram quaisquer resultados em folhas de açafrão. Sob iluminação suplementar, Ji et al.8 mediram as curvas de resposta espectral das folhas de açafrão e descobriram que os comprimentos de onda de pico do espectro de iluminação suplementar deveriam estar em 480 nm e 660 nm, o que beneficiaria a análise mecânica do espectro no acúmulo de biomassa. Quanto às características fotossintéticas, Renau-Morata et al.4 mostraram que a taxa fotossintética foi consistentemente muito alta (26 μmol m-2 s-1) ao longo do ano, mas foi reduzida nos rebentos maiores. Enquanto isso, os rebentos filhos foram sustentados principalmente pela fotossíntese nas folhas que contribuiu com 90% do acúmulo de biomassa nos órgãos do açafrão. Koocheki et al.19 mostraram que as condições de luz e temperatura tiveram um efeito significativo no comprimento de emergência das partes aéreas, na matéria seca aérea, na área foliar e no número de brotos ativos em rebentos de açafrão, e o aumento do fotoperíodo de 6,5 para 16 h aumentou todos estes componentes. No entanto, apenas 33% dos rebentos floresceram quando os rebentos foram localizados sob condições de luz de 16 h/8 h (claro/escuro) em comparação com 75% para rebentos localizados em condições naturais, enquanto os rebentos localizados sob condições de luz de 6,5 h/5,5 h (claro/escuro) não floresceu. Zhu et al.20 descobriram que o peso seco por estigma foi o mais pesado no tratamento de 10 h/14 h, com uma diferença significativa em relação ao tratamento de 14 h/10 h (P < 0,05) com o peso do rebento de 20–25 g.