Come lo spettro LED influenza la produzione di CBD: cosa rivela un nuovo studio scientifico

Conta di più l'intensità della luce o lo spettro?

Le piante di cannabis non percepiscono tutte le lunghezze d'onda allo stesso modo. Come abbiamo già spiegato nel precedente articolo, per una pianta di cannabis la luce non rappresenta soltanto l'energia necessaria per svolgere la fotosintesi, ma anche una fonte di informazioni. Attraverso diversi fotorecettori, la cannabis interpreta la composizione spettrale della luce per regolare processi molto diversi tra loro, come la crescita vegetativa, la fioritura, la produzione di resina e la sintesi dei cannabinoidi.

Un recente studio pubblicato sulla rivista scientifica Industrial Crops & Products fornisce nuove evidenze su questo fenomeno. I ricercatori hanno analizzato come differenti proporzioni di luce blu e rossa influenzino non solo la crescita di una varietà ricca di CBD, ma anche i meccanismi fisiologici e molecolari che determinano la produzione finale di cannabinoidi.

I risultati sono particolarmente interessanti perché mettono in discussione una convinzione molto diffusa tra i coltivatori: che aumentare l'intensità luminosa sia sempre la strategia migliore per incrementare le rese. In realtà, alcuni spettri LED sono riusciti a eguagliare o addirittura superare determinati parametri ottenuti con sistemi a spettro completo più intensi, consumando però molta meno energia.

Sorpresa! Le foglie sono la chiave per produrre più cannabinoidi

Quando si parla di produzione di cannabinoidi, l'attenzione si concentra solitamente sulle infiorescenze e sui tricomi, poiché sono queste strutture ghiandolari a produrre la preziosa resina. È logico: è proprio lì che vengono sintetizzati e accumulati composti come THC, CBD e terpeni. Tuttavia, la storia inizia molto prima.

Tutta l'energia necessaria per produrre cannabinoidi deriva inizialmente dalla fotosintesi che avviene nelle foglie. Più questo processo è efficiente, maggiore sarà la quantità di carbonio ed energia disponibile per alimentare le vie metaboliche che portano alla produzione di resina. Ed è proprio qui che lo studio offre una delle sue scoperte più interessanti.

I ricercatori hanno osservato che le condizioni di illuminazione più efficaci per la coltivazione della cannabis non solo miglioravano la produzione di fiori e di CBD, ma provocavano anche profondi cambiamenti nella fisiologia delle foglie. Sotto specifiche combinazioni di luce blu e rossa, le piante hanno mostrato tassi fotosintetici più elevati, una maggiore attività dei meccanismi responsabili della cattura dell'energia luminosa e un accumulo più consistente di riserve energetiche sotto forma di amido.

In parole semplici: le foglie funzionavano meglio.

Questo aumento dell'efficienza fotosintetica non si è tradotto soltanto in una crescita vegetativa più vigorosa, ma anche in una maggiore attivazione di geni coinvolti nel metabolismo energetico, nel trasporto degli elettroni e nella produzione dei precursori metabolici necessari alla biosintesi dei cannabinoidi.

I ricercatori hanno quindi concluso che una pianta capace di sfruttare la luce in modo più efficiente dispone di maggiori risorse da destinare alla produzione di metaboliti secondari come il CBD.

I migliori rapporti blu-rosso per aumentare la produzione di CBD nella coltivazione della cannabis

Uno degli obiettivi principali dello studio era determinare quali proporzioni di luce blu e rossa generassero le risposte più favorevoli. A tal fine, i ricercatori hanno confrontato diversi rapporti di illuminazione LED, includendo sia spettri bilanciati sia altri chiaramente dominati da uno dei due colori.

I risultati hanno mostrato che i rapporti Blu/Rosso 5:5 e Blu/Rosso 2:8 offrivano il miglior equilibrio tra crescita vegetativa, produzione floreale e accumulo di CBD. Entrambi gli spettri luminosi hanno prodotto aumenti significativi del contenuto totale di CBD, stimolando contemporaneamente l'espressione dei geni coinvolti nella biosintesi dei cannabinoidi.

Curiosamente, la combinazione con la più alta percentuale di luce blu (8:2) non ha prodotto i risultati migliori. Sebbene abbia incrementato la produzione di alcuni cannabinoidi minori, la resa floreale è risultata inferiore e la produzione complessiva di CBD non ha raggiunto i livelli osservati nelle piante esposte a spettri più equilibrati.

Questa scoperta è particolarmente rilevante perché per anni si è dato per scontato che aumentare la quota di luce blu favorisse automaticamente la produzione di resina e cannabinoidi. Secondo questo studio, però, la realtà sembra essere molto più complessa.

La luce blu svolge funzioni fondamentali legate alla regolazione metabolica, all'apertura degli stomi e a diversi meccanismi di protezione contro lo stress. Tuttavia, quando la sua proporzione diventa eccessiva, può limitare alcuni processi associati alla produzione di biomassa. Al contrario, la luce rossa stimola l'espansione vegetativa, favorisce l'accumulo di carbonio e sostiene la crescita complessiva della pianta. Quando questi due spettri vengono combinati correttamente, sembra instaurarsi una sorta di sinergia fisiologica che consente di ottenere il meglio da entrambi.

Un LED da 600 PPFD può superare un sistema da 1000 PPFD?

Questo è probabilmente l'aspetto più sorprendente dell'intera ricerca.

I trattamenti luminosi Blu/Rosso 5:5 e Blu/Rosso 2:8 operavano con un'intensità di circa 600 μmol/m²/s. Un altro gruppo di piante è stato invece coltivato sotto illuminazione LED a spettro completo con un'intensità di 1000 μmol/m²/s.

A prima vista potrebbe sembrare evidente quale sistema dovrebbe garantire le prestazioni migliori. Tuttavia, i dati raccolti hanno raccontato una storia diversa.

Le piante coltivate sotto gli spettri blu-rosso ottimizzati (600 μmol/m²/s) hanno mostrato tassi fotosintetici comparabili e, per alcuni parametri fisiologici, persino superiori a quelli osservati sotto il trattamento a spettro completo ad alta intensità.

I ricercatori hanno registrato miglioramenti significativi in indicatori quali la velocità massima di carbossilazione della Rubisco, il tasso di trasporto elettronico e l'utilizzo dei triosi fosfato. Tutti questi parametri sono direttamente collegati all'efficienza fotosintetica.

Questi risultati suggeriscono che non tutta l'energia elettrica consumata da un sistema di illuminazione viene necessariamente convertita in crescita vegetale. Se una parte significativa della radiazione emessa corrisponde a lunghezze d'onda meno efficienti per la fotosintesi, potrebbe essere necessario aumentare considerevolmente l'intensità luminosa per ottenere risultati simili.

Dal punto di vista del coltivatore, questa conclusione ha implicazioni importanti. Uno spettro meglio ottimizzato potrebbe consentire di raggiungere rese equivalenti consumando meno energia, un aspetto particolarmente interessante per ridurre i costi elettrici.

Cosa significa questo studio per i coltivatori di cannabis indoor

Sebbene i risultati siano stati ottenuti su una varietà ricca di CBD e in condizioni sperimentali controllate, le conclusioni generali risultano applicabili a molte tipologie di coltivazione indoor.

Innanzitutto, lo studio conferma che lo spettro luminoso merita la stessa attenzione della potenza dell'impianto di illuminazione e dell'intensità luminosa.

In secondo luogo, dimostra che gli spettri eccessivamente dominati da una singola lunghezza d'onda non producono necessariamente i risultati migliori. Le combinazioni equilibrate di luce blu e rossa sembrano generare risposte fisiologiche più favorevoli rispetto agli estremi.

I risultati rafforzano inoltre l'importanza di considerare la coltivazione come un sistema integrato. La produzione di cannabinoidi non dipende esclusivamente da ciò che avviene nei fiori. Anche la salute delle foglie, l'efficienza fotosintetica e il metabolismo energetico complessivo svolgono un ruolo determinante.

Infine, lo studio suggerisce che molte delle future strategie di ottimizzazione potrebbero concentrarsi maggiormente sulla qualità dello spettro piuttosto che sul semplice aumento dell'intensità luminosa.

Il futuro dell'illuminazione LED nella cannabis medicinale

L'industria della cannabis sta attraversando una fase di transizione verso sistemi di coltivazione sempre più precisi.

Per molti anni il miglioramento genetico ha rappresentato il principale motore dell'aumento delle rese. Successivamente sono arrivati i progressi nella fertirrigazione, nel controllo climatico e nell'automazione. Oggi sembra che il prossimo grande salto evolutivo possa avvenire nel campo dell'illuminazione di precisione.

La tecnologia LED offre qualcosa che nessun sistema precedente era riuscito a garantire: la possibilità di progettare spettri luminosi praticamente su misura.

Man mano che comprenderemo meglio le risposte della cannabis alle diverse lunghezze d'onda, sarà possibile sviluppare sistemi di illuminazione specifici non solo per ogni fase della coltivazione, ma anche per ciascun obiettivo produttivo.

Alcuni produttori potranno dare priorità alla biomassa. Altri cercheranno di massimizzare la produzione di specifici cannabinoidi. Altri ancora punteranno a valorizzare determinati profili terpenici.

Ciò che questo studio dimostra chiaramente è che la luce non deve più essere considerata soltanto una fonte di energia. È anche un potente strumento di regolazione metabolica, capace di modificare profondamente la fisiologia della pianta.

E tutto lascia pensare che siamo soltanto agli inizi della comprensione del suo reale potenziale.

Per molti anni, gran parte dell'evoluzione della coltivazione indoor si è basata su un'idea semplice: più luce significa maggiore produzione. Prima sono arrivate le lampade HPS sempre più potenti, poi i sistemi LED capaci di raggiungere livelli di PPFD impensabili solo dieci anni fa. Queste tecnologie hanno rappresentato una vera rivoluzione: temperature più basse nell'ambiente di coltivazione, minori consumi energetici, rese equivalenti e una qualità dei fiori superiore. Tuttavia, con il progredire della ricerca sulla cannabis, sta diventando sempre più evidente che la quantità di luce è solo una parte dell'equazione.