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Partie 2: Quelles longueurs d’onde absorbent les xanthophylles et les carotènes?

Afin de choisir la meilleure lumière pour la croissance de vos plantes, il est essentiel de comprendre quelles longueurs d’onde de lumière sont nécessaires pour la croissance normale des plantes. Les plantes sont des experts pour capturer l’énergie lumineuse et la convertir en sucres grâce au processus de photosynthèse. La première étape de la photosynthèse est l’absorption de la lumière par des molécules spécialisées appelées pigments qui se trouvent dans les cellules végétales. En plus des pigments, les plantes ont un certain nombre d’autres molécules de récepteurs de lumière connues sous le nom de photorécepteurs. Nous explorerons la gamme et la fonction des principaux pigments végétaux et des photorécepteurs et identifierons les longueurs d’onde de la lumière à laquelle ils absorbent et répondent. Cet article, qui couvrira les xanthophylles et les carotènes, est le deuxième d’une série en 4 parties.

Les cellules végétales ont des chloroplastes qui convertissent l’énergie lumineuse en sucre. Chaque chloroplaste possède de nombreux complexes de récolte de lumière (LHC) qui absorbent cette énergie lumineuse. Le LHC a deux parties principales: le centre de réaction et l’antenne. Le centre de réaction est une seule molécule de chlorophylle A (figure 1). L’antenne est un mélange de nombreux pigments tels que les chlorophylles, les xanthophylles et les carotènes (figure 1). Un paquet d’énergie lumineuse (photon) est capturé par les pigments dans l’antenne et transféré au centre de réaction où il est converti en deux électrons. Ces électrons sont essentiels à la photosynthèse. La plupart des pigments du LHC sont des chlorophylles (environ 65% d’entre eux)! Il y a aussi des xanthophylles (environ 29%) et des carotènes (environ 6%).

Mots de prudence: un réseau complexe de facteurs contrôlent la croissance et le développement des plantes. Cet article se concentre sur un seul de ces facteurs: le spectre lumineux. Lorsque vous décidez quelles longueurs d’onde de la lumière seront les meilleures pour vos plantes, considérez comment tous les facteurs (intensité de la lumière, température, sol, etc.) interagissent ensemble. Il est également important de se rappeler que la plupart de nos connaissances sur les pigments et les photorécepteurs proviennent d’études avec la plante modèle Arabidopsis (l’équivalent végétal de la souris de laboratoire) et qu’il reste beaucoup à apprendre sur d’autres espèces. Différentes espèces végétales ont des variations dans la composition chimique de leurs pigments et photorécepteurs. Pour cette raison, les pigments et les photorécepteurs de différentes espèces peuvent avoir des pics d’absorption légèrement différents de ceux indiqués ici.

Figure 1: Diagram of a light harvesting complex (LHC) within the chloroplast of a plant cell. The LHC is made up of the reaction centre (a single chlA molecule) and the antenna (a mix of chlorophylls, xanthophylls, and carotenes).

Longueurs d’onde de lumière pour: Xanthophylles et carotènes

En plus des chlorophylles, les complexes d’antennes contiennent également des xanthophylles et des carotènes, qui sont deux classes de pigments dans le groupe des caroténoïdes. Typiquement, les xanthophylles sont jaunes tandis que les carotènes sont orange. Ce sont ces pigments qui donnent leur couleur aux carottes, aux poivrons jaunes et aux citrouilles. Les xanthophylles et les carotènes absorbent les longueurs d’onde de la lumière que les chlorophylles ne peuvent absorber. Ils fonctionnent également comme un écran solaire pour la plante en le protégeant des effets potentiellement nocifs de la lumière élevée. Enfin, certains carotènes sont également importants pour le flux d’électrons à longue distance au sein du LHC.

Quelles sont les longueurs d’onde de lumière absorbées par les xanthophylles et les carotènes? Beaucoup de carotènes et de xanthophylles absorbent dans la gamme de longueur d’onde de 425 à 475 nm. Le bêta-carotène a l’absorption la plus élevée à 450 nm alors que les xanthophylles lutéine et le vioxanthane absorbent le plus à environ 435 nm (figure 2). Pour optimiser la photosynthèse, vos plantes doivent recevoir une lumière répondant aux exigences de longueurs d’onde de ces pigments. Bien que ces pigments absorbent dans la région UV du spectre, les cultivateurs doivent être très prudents lorsqu’ils cultivent avec des lampes UV. Ces longueurs d’onde peuvent causer des dommages oxydatifs et modifier l’ADN des plantes et des humains.

Certaines xanthophylles et carotènes contribuent à l’odeur et à la saveur d’une plante et ont des effets positifs sur la santé humaine. Pour cette raison, certains producteurs peuvent souhaiter augmenter la concentration de xanthophylles et de carotènes dans leurs plantes. La synthèse de ces pigments dépend de plusieurs facteurs, y compris la lumière. En particulier, la lumière bleue et UV peut augmenter la teneur en caroténoïdes chez certaines espèces. Notre lumière de croissance la plus populaire, l’Optilux, a un spectre conçu pour satisfaire les besoins d’absorption des xanthophylles et des carotènes.

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