Warum UV

Welchen Effekt hat UV-Licht auf Pflanzen?

von Vanessa Nielsen, PhD 

UV-Licht ist Strahlung mit Wellenlängen zwischen 100 nm und 400 nm und für das menschliche Auge unsichtbar. UV-Licht macht etwa 10 % der gesamten Sonnenstrahlung aus und wird in verschiedene Unterarten unterteilt. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die drei Unterarten UV-A (315–400 nm), UV-B (280–315 nm) und UV-C (100–280 nm). UV-Strahlung beeinflusst viele Aspekte des Pflanzenwachstums, darunter die Entwicklung von Abwehrstoffen und -strukturen, die Vorbeugung von Insekten- und Pilzbefall sowie DNA-Schäden.

UV-Licht verhindert Insektenfraß

Wir haben oben erwähnt, dass UV-Licht die Produktion von Pflanzenstoffen wie Glykosiden steigern kann, die den Geruch und Geschmack einer Pflanze verbessern können. Während viele Glykoside für uns Menschen köstlich schmecken, können sie für manche Insekten giftig sein. Pflanzen mit erhöhten Konzentrationen dieser giftigen Verbindungen werden seltener von Insekten gefressen! Wenn Brokkoli beispielsweise unter UV-Bestrahlung angebaut wird, produziert er mehr Glucosinolate und andere Metabolite, die Insekten abschrecken ^7. Infolgedessen wiesen diese unter UV-Licht angebauten Brokkolipflanzen weniger Blattläuse auf als Kontrollpflanzen (ohne UV-Licht) ^7. Einen ähnlichen Effekt beobachten wir auch bei anderen Beziehungen zwischen Pflanzen und Insekten. Sojabohnen sind eine wichtige Hülsenfrucht, die häufig von zwei Arten Stinkwanzen befallen wird ^8. UV-B-Licht steigert die Glykosidproduktion in Sojabohnen, wodurch die Samen (der Teil, den wir essen) weniger geschädigt werden ⁸ . In Tabakpflanzen erhöht UV-B-Licht die Phenolsäurekonzentration, wodurch die Abwehr der Pflanze gegen die Tabakschwärmermotte verbessert wird. ⁹ Der Einsatz von UV-B-Licht im Freilandanbau birgt daher großes Potenzial zur Verbesserung der Ernteerträge durch die Verringerung von Insektenschäden.

UV-Licht reduziert Pilzwachstum

UV-Licht kann die DNA aller Organismen verändern – Pflanzen, Menschen, Tiere und sogar Pilze. Organismen, die regelmäßig UV-Licht ausgesetzt sind, entwickeln Mechanismen zur Vorbeugung und Behandlung von DNA-Schäden, wie etwa „Sonnenschutzmittel“ und DNA-Reparaturenzyme. Bei einigen Pilzpathogenen ist die Aktivität dieser DNA-Reparaturenzyme verringert oder sie haben verloren ¹⁰ . Unter UV-Lichteinwirkung häufen einige Pilzpathogene so viele DNA-Schäden an, dass sie sich nicht mehr vermehren und verbreiten können. Als Gärtner können wir das zu unserem Vorteil nutzen, da Pflanzen häufig Opfer von Pilzbefall werden! So reduziert die Behandlung von Rosenpflanzen mit einigen Stunden UV-B-Licht den Befall mit echtem Mehltau (PM) um bis zu 90 % ¹² ! Forscher fanden heraus, dass UV-Licht die Keimung und das Überleben der PM-Sporen verhindert ¹² . Und das ist nicht nur bei Rosen so: UV-B-Licht reduziert den Schweregrad von PM auch bei Erdbeeren und Rosmarin – um bis zu 99 % im Vergleich zu unbehandelten Kontrollpflanzen ¹¹ ! UV-B-Licht wirkt gegen andere Pilzarten wie Botrytis (Grauschimmel) ¹³ , der häufig Cannabispflanzen befällt. UV-Licht, insbesondere UV-B-Licht, kann bei vielen Organismen, einschließlich Pilzen, DNA-Schäden verursachen. Als Züchter können wir UV-B-Licht zu unserem Vorteil nutzen, um die Ausbreitung und den Schweregrad von Pilzbefall auf Cannabispflanzen zu reduzieren.

UV-Licht beeinflusst das Pflanzenwachstum und die Pflanzenentwicklung in vielerlei Hinsicht. Da UV-Licht ein hohes Potenzial zur DNA-Schädigung hat, können sich Pflanzen mit physikalischen und chemischen „Sonnenschutzmitteln“ schützen. Zu diesen „Sonnenschutzmitteln“ gehören Trichome, Anthocyane, Lycopin, Beta-Carotin und Glykoside. Viele dieser „Sonnenschutzmittel“ sind zudem vorteilhafte Eigenschaften für Cannabispflanzen, was Anbauer zu ihrem Vorteil nutzen können, um die Qualität ihrer Produkte zu verbessern. Trichome und Glykoside erwiesen sich zudem als abschreckend für Pflanzenfresser wie Blattläuse. Daher kann UV-Strahlung auch zur Vorbeugung und Kontrolle von Insektenpopulationen in einer Anbauanlage wirksam sein. Schließlich gibt es starke Hinweise darauf, dass UV-Licht die Ausbreitung und den Schweregrad von Pilzsporen verhindert. Pilze und Schimmel können den Cannabisertrag verringern, indem sie Wurzeln, Blätter und Blüten befallen. In Anbauräumen mit hoher Luftfeuchtigkeit könnte UV-Licht eine Lösung zur Kontrolle der Sporenausbreitung sein.

Zitate:

1. Kravets, AP et al. Veränderungen des DNA-Methylierungsmusters der Maispflanze bei Fraktionierung durch UV-C-Bestrahlung. Cytol. Genet. 47, 29–33 (2013).
2. Ulm, R. & Jenkins, GI Wie nehmen Pflanzen UV-B-Strahlung wahr und wie reagieren sie darauf? BMC Biol. 13, 4–9 (2015).
3. Li, Q. & Kubota, C. Auswirkungen zusätzlicher Lichtqualität auf Wachstum und Phytochemikalien von Babyblattsalat. Agrar- und Lebensmittelwissenschaften 67, 59–64 (2009).
4. Pérez, CP et al. Die Zusammensetzung von Carotinoiden in Tomatenfrüchten und ihre Beeinflussung durch moderate UV-B-Strahlung vor der Ernte. Acta Hortic. 217–222 (2009).
5. Neugart, S. et al. Wechselwirkung von mäßiger UV-B-Bestrahlung und Temperatur auf die Bildung strukturell unterschiedlicher Flavonolglykoside und Hydroxyzimtsäurederivate in Grünkohl (Brassica oleracea var. sabellica). J. Agric. Lebensmittelchem. 62, 4054–4062 (2014).
6. Dzakovich, MP et al. Manipulation sensorischer und phytochemischer Profile von Gewächshaustomaten durch umweltrelevante Dosen ultravioletter Strahlung. J. Agric. Lebensmittelchem. 64, 6801–6808 (2016).
7. Rechner, O. et al. Kann schmalbandiges Licht von UV-A bis Grün den sekundären Pflanzenstoffwechsel verändern und die Abwehrkräfte von Brassica-Pflanzen gegen Blattläuse verbessern? 1–20 (2017).
8. Zavala, JA et al. L. Die Resistenz der Sojabohne gegen Stinkwanzen (Nezara viridula und Piezodorus guildinii) nimmt mit der Einwirkung von UV-B-Strahlung zu und korreliert unter Feldbedingungen mit dem Isoflavonoidgehalt in den Schoten. Pflanze, Zellumwelt. 38, 920–928 ​​(2015).
9. Escobar-Bravo, R., et al. Wechselwirkungen von UV-B-Licht mit abiotischen Faktoren auf Pflanzenwachstum und -chemie und ihre Folgen für die Abwehr von pflanzenfressenden Arthropoden. Vorderseite. Pflanzenwissenschaft. 8, 1–14 (2017).
10. Palmer, JM et al. Extreme Empfindlichkeit gegenüber ultraviolettem Licht beim Pilzerreger, der das White-Nose-Syndrom bei Fledermäusen verursacht. Nat. Kommun. 9, (2018).
11. Suthaparan, A. et al. Unterdrückung von Mehltau durch UV-B: Anwendungshäufigkeit und -zeitpunkt, Dosis, Reflexion und Automatisierung. Pflanzendis. 100, 1643–1650 (2016).
12. Suthaparan, A. & Stensvand, A. Unterdrückung von Echtem Mehltau (Podosphaera pannosa) bei Gewächshausrosen durch kurze Bestrahlung mit zusätzlicher UV-B-Strahlung. Pflanzendis. 1653–1660 (2012).
13. Ballare, CL et al. Kronenlicht und Pflanzengesundheit. Pflanzenphysiologie. 160, 145–155 (2012).