Die Photosynthese von Tomaten profitiert von fernrotem Licht

Gewächshauskulturen wie Tomaten werden immer wichtiger, aber Wissenschaftler arbeiten immer noch an der besten Formel für zusätzliches Licht zur Unterstützung des Wachstums. In einem kürzlich in der Annals of BotanyLazzarin, Dupont et al. haben erstmals herausgefunden, dass fernrotes Licht die Photosynthese bei Tomatenpflanzen fördert, die Effekte jedoch durch die Intensität des verwendeten Lichts verkompliziert werden.

Historisch betrachtet schließt die Definition der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) fernrotes Licht aus, da die Photosyntheserate bei Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 700 nm abnimmt. Typischerweise gilt ein Wellenlängenbereich von 400–700 nm als optimal für die Photosynthese, und in der Produktion wird dieser Bereich verwendet. Pflanzen, die im Sonnenlicht wachsen, sind jedoch von Natur aus fernrotem Licht ausgesetzt. Wissenschaftler wie Lazzarin und Dupont et al. haben sich daher zum Ziel gesetzt, empirisch zu testen, ob fernrotes Licht das Wachstum fördert.

Laut Lazzarin & Dupont et al. ist ihre „Studie die erste, die die Auswirkungen der kurzfristigen Entfernung von Fernrotlicht bei Pflanzen quantifiziert, die mit einer stark reduzierten Menge an Fernrotlicht in der Sonneneinstrahlung wachsen, im Vergleich zu Pflanzen, die mit normalen Mengen an Fernrotlicht wachsen.“

Lazzarin & Dupont et al. züchteten Tomatenpflanzen unter künstlichen Sonnenlichtbedingungen mit entweder stark reduziertem oder normalem, sonnenähnlichem Fernrotlicht. Sie stellten fest, dass Tomatenpflanzen ohne Fernrotlicht kürzere Stängel und weniger Blätter hatten. Die Blätter waren zudem kleiner und dunkler als normal. Darüber hinaus wiesen Blätter und Stängel violette Verfärbungen auf, vermutlich aufgrund eines erhöhten Anthocyan-Gehalts, einem Molekül, das bekanntermaßen bei der Lichtabsorption während der Photosynthese eine Rolle spielt.

Bei der Messung der Photosynthese stellten Lazzarin & Dupont et al. fest, dass der Wegfall des fernroten Lichts bei geringer Lichtintensität einen negativen Einfluss auf die Photosynthese der gesamten Pflanze hatte und die Kohlenstoffassimilationsrate von Pflanze und Blatt verringerte. Bei hoher Lichtintensität war kein Effekt zu beobachten.

Lazzarin & Dupont et al. vermuten, dass „die Ähnlichkeit der Photosyntheseraten der gesamten Pflanze [bei hoher Lichtintensität] durch die höheren Photosyntheseraten der einzelnen Blätter erklärt werden kann, welche die Verringerung der Blattfläche bei SUN(FR−)- im Vergleich zu SUN-Pflanzen kompensieren.“ Diese Erklärung basiert auf Messungen der Photosynthese einzelner Blätter, die zeigten, dass die oberen und unteren Blätter der auf fernrotes Licht beschränkten Pflanzen höhere Photosyntheseraten hatten als die Pflanzen, die normalem fernrotem Licht ausgesetzt waren. Somit konnten die Pflanzen, die eingeschränktem fernrotem Licht bei hoher Lichtintensität ausgesetzt waren, die Tatsache, dass sie weniger und kleinere Blätter hatten, kompensieren. Bei geringer Lichtintensität konnten die Pflanzen den Verlust an fernrotem Licht jedoch nicht kompensieren und die Photosynthese der gesamten Pflanze war reduziert.

Auf der Grundlage dieser Daten kommen Lazzarin & Dupont et al. zu dem Schluss, dass „bei jungen Pflanzen das Vorhandensein von fernrotem [Licht] in der Sonneneinstrahlung die Photosynthese der gesamten Pflanze bei Tomaten erhöht, allerdings nur bei geringer Lichtintensität.“

DIE ZEITUNG LESEN

Lazzarin, M., Dupont, K., van Ieperen, W., Marcelis, LFM und Driever, SM (2025) „Auswirkungen von Fernrotlicht auf die Photosynthese von Pflanzen: von kurzfristigen Verbesserungen bis hin zu langfristigen Auswirkungen künstlichen Sonnenlichts“, Annals of Botany135 (3), S. 589-602. https://doi.org/10.1093/aob/mcae104