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¿Por qué UV?

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¿Qué efecto tiene la luz ultravioleta en las plantas?

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La luz ultravioleta es una radiación con longitudes de onda entre 100 nm y 400 nm, invisible para el ojo humano. Representa aproximadamente el 10 % de la luz solar total y se divide en varios subtipos. Los tres subtipos en los que se centrará este artículo son la UV-A (315-400 nm), la UV-B (280-315 nm) y la UV-C (100-280 nm). La radiación UV afecta a muchos aspectos del crecimiento vegetal, como el desarrollo de compuestos y estructuras de defensa, la prevención de ataques de insectos y hongos, y el daño al ADN.

La luz ultravioleta y el daño al ADN

Las plantas detectan la luz ultravioleta a través de fotorreceptores UV específicos llamados Locus 8 de Resistencia a los Rayos UV (UVR8) . Es importante que una planta pueda detectar las longitudes de onda UV, ya que pueden dañar el ADN. La luz UV-C es especialmente dañina y puede alterar los patrones de metilación del ADN. Al detectar la luz UV, los fotorreceptores UVR8 envían señales a otras partes de la planta que provocan cambios en el crecimiento y el desarrollo. ¿Qué tipo de cambios? La planta comenzará a producir enzimas reparadoras del ADN (para reparar el ADN dañado) y "protector solar" (para prevenir más daños). Juntos , estos mecanismos de protección previenen más daños a las células vegetales.

La luz ultravioleta previene la herbivoría de los insectos

Mencionamos anteriormente que la luz UV puede aumentar la producción de compuestos vegetales como los glucósidos, que pueden hacer que una planta huela y sepa mejor. Si bien muchos glucósidos tienen un sabor delicioso para nosotros los humanos, pueden ser tóxicos para algunos insectos. ¡Las plantas con mayores niveles de estos compuestos tóxicos tienen menos probabilidades de ser comidas por los insectos! Por ejemplo, cuando el brócoli se cultiva con radiación UV, produce más glucosinolatos y otros metabolitos que disuaden a los insectos 7 . Como resultado, estas plantas de brócoli UV tenían menos pulgones en comparación con las plantas de control (sin luz UV administrada) 7 . Vemos un efecto similar en otras relaciones planta-insecto. La soja es un cultivo leguminoso importante que a menudo es atacado por dos tipos de chinches hediondas 8 . La luz UV-B aumenta la producción de glucósidos en la soja y, como resultado, hay menos daño a las semillas (la parte que comemos) 8 . En las plantas de tabaco, la luz UV-B aumenta la concentración de ácido fenólico, lo que mejora la defensa de la planta contra la polilla del gusano cuerno del tabaco 9 . Por lo tanto, el uso de luz UV-B en instalaciones de cultivo al aire libre tiene un gran potencial para mejorar el rendimiento de los cultivos al reducir el daño causado por los insectos.

Luz ultravioleta y protector solar para plantas

Las plantas pueden producir muchos tipos diferentes de "protectores solares". Algunos de estos protectores solares son físicos, como los tricomas, y otros son químicos, como las antocianinas y el betacaroteno. Los tricomas son excrecencias similares a pelos que se encuentran en la epidermis (piel) de muchas especies de plantas. Los tricomas son reflectantes y pueden proteger a la planta de los dañinos rayos UV. Por esta razón, la radiación UV puede aumentar la densidad de tricomas. Dado que el THC se produce y almacena en los tricomas del cannabis, la luz UV también aumenta el contenido de THC. Si desea obtener más información, tenemos un... artículo completo dedicado a Tricomas . Los cultivadores pueden aprovechar esta respuesta al proporcionar a las plantas de cannabis pequeñas cantidades de luz ultravioleta para estimular el crecimiento de tricomas más grandes y abundantes.

El segundo tipo de "protector solar" es el protector solar químico. La luz UV-A aumenta el contenido de antocianina, mientras que la luz UV-B aumenta la cantidad de licopeno, betacaroteno, glucósidos y derivados del ácido hidroxicinámico 3-5 . Si bien estos químicos, que parecen científicos, pueden actuar como protectores solares, también desempeñan otras funciones. Por ejemplo, antocianinas dar a muchas plantas un color rojo-púrpura-azul (pensemos en los arándanos y las frambuesas). Betacaroteno Da a las plantas un color naranja (piense en zanahorias y ñames). Y muchos glucósidos son responsables de dar sabor y aroma a nuestros alimentos (¡piense en el vino!). Los agricultores pueden aprovechar estas respuestas de las plantas para mejorar el aspecto, el olor y el sabor de las verduras. Por ejemplo, la aplicación de luz UV-A a los tomates mejora el aroma, la acidez y el sabor general de los tomates maduros .

La luz ultravioleta reduce el crecimiento de hongos

La luz UV puede alterar el ADN de todos los organismos: plantas, humanos, animales e incluso hongos. Los organismos expuestos a la luz UV de forma regular desarrollan mecanismos para prevenir y tratar el daño del ADN, como los "protectores solares" y las enzimas reparadoras del ADN. Algunos hongos patógenos han reducido o perdido la actividad de estas enzimas reparadoras del ADN 10 . Tras la exposición a la luz UV, algunos hongos patógenos acumularán tanto daño en el ADN que serán incapaces de reproducirse y propagarse. Como cultivadores, podemos usar esto a nuestro favor, ya que las plantas suelen ser víctimas de ataques de hongos. Por ejemplo, tratar las plantas de rosas con un par de horas de luz UV-B reduce la infección por mildiú polvoroso (PM) hasta en un 90% 12 ! Los investigadores descubrieron que la luz UV impedía que las esporas de PM germinaran y sobrevivieran 12 . Y no se trata solo de las rosas: la luz UV-B también reduce la gravedad del PM tanto en las fresas como en el romero, ¡hasta en un 99% en comparación con los controles sin tratar 11 ! La luz UV-B es eficaz contra otros tipos de hongos patógenos, como la Botrytis (moho gris) 13 , que afecta comúnmente a las plantas de cannabis. La luz UV, en particular la UV-B, puede dañar el ADN de muchos organismos, incluidos los hongos. Como cultivadores, podemos aprovechar la luz UV-B para reducir la propagación y la gravedad de las invasiones fúngicas en las plantas de cannabis.

La luz ultravioleta afecta el crecimiento y desarrollo de las plantas de muchas maneras. Dado su alto potencial para dañar el ADN, las plantas pueden defenderse mediante protectores solares físicos y químicos. Estos protectores solares incluyen tricomas, antocianina, licopeno, betacaroteno y glucósidos. Muchos de estos protectores solares también resultan ser rasgos beneficiosos para las plantas de cannabis, y los cultivadores pueden aprovecharlos para mejorar la calidad de su producto. Los tricomas y glucósidos también resultan ser disuasivos para herbívoros como los pulgones. Por lo tanto, la radiación ultravioleta también puede ser eficaz para prevenir y controlar las poblaciones de insectos en un cultivo. Por último, existe evidencia sólida de que la luz ultravioleta previene la propagación y la gravedad de las esporas de hongos. Los hongos y el moho pueden reducir la producción de cannabis al atacar raíces, hojas y flores. En cuartos de cultivo con alta humedad, la luz ultravioleta podría ser una solución para controlar la propagación de esporas.


Citas:

  1. Kravets, AP et al. Cambios en el patrón de metilación del ADN de plantas de maíz durante el fraccionamiento por irradiación UV-C. Cytol. Genet. 47, 29–33 (2013).
  2. Ulm, R. & Jenkins, GI ¿Cómo detectan y responden las plantas a la radiación UV-B? BMC Biol. 13, 4–9 (2015).
  3. Li, Q. y Kubota, C. Efectos de la calidad de la luz suplementaria sobre el crecimiento y los fitoquímicos de la lechuga de hojas tiernas. Agricultura. Ciencia de los Alimentos. 67, 59–64 (2009).
  4. Pérez, CP et al. Composición de carotenoides en frutos de tomate afectados por la radiación UV-B moderada antes de la cosecha. Acta Hortic. 217–222 (2009).
  5. Neugart, S. y otros. Interacción de la exposición moderada a rayos UV-B y la temperatura en la formación de glicósidos de flavonol y derivados del ácido hidroxicinámico estructuralmente diferentes en la col rizada (Brassica oleracea var. sabellica). J. Agric. Química alimentaria. 62, 4054–4062 (2014).
  6. Dzakovich, MP y otros. Manipulación de perfiles sensoriales y fitoquímicos de tomates de invernadero utilizando dosis ambientalmente relevantes de radiación ultravioleta. J. Agric. Química alimentaria. 64, 6801–6808 (2016).
  7. Rechner, O. et al. ¿Puede la luz de banda estrecha, desde UV-A hasta verde, alterar el metabolismo secundario de las plantas y aumentar las defensas de las plantas de Brassica contra los pulgones? 1–20 (2017).
  8. Zavala, JA La resistencia de la soja a las chinches hediondas (Nezara viridula y Piezodorus guildinii) aumenta con la exposición a la radiación solar UV-B y se correlaciona con el contenido de isoflavonoides en las vainas en condiciones de campo. Planta, entorno celular. 38, 920–928 ​​(2015).
  9. Escobar-Bravo, R., y otros. Efectos interactivos de la luz UV-B con factores abióticos sobre el crecimiento y la química de las plantas y sus consecuencias para la defensa contra los herbívoros artrópodos. Frente. Ciencias Vegetales. 8, 1–14 (2017).
  10. Palmer, J.M. et al. Sensibilidad extrema a la luz ultravioleta en el hongo patógeno causante del síndrome de la nariz blanca en los murciélagos. Comunidad Nacional. 9, (2018).
  11. Suthaparan, A. y otros. Supresión de mildiú polvoroso mediante UV-B: frecuencia y momento de aplicación, dosis, reflectancia y automatización. Planta Dis. 100, 1643–1650 (2016).
  12. Suthaparan, A. y Stensvand, A. Supresión del mildiú polvoroso (Podosphaera pannosa) en rosas de invernadero mediante una breve exposición a la radiación UV-B suplementaria. Planta Dis. 1653–1660 (2012).
  13. Ballare, CL y otros. Luz del dosel y salud de las plantas. Fisiología vegetal. 160, 145–155 (2012).