Prof. Ferruccio Poli

EFFETTO DELLA LUCE SULLA CRESCITA DELLE PIANTE E DEI BONSAI

Leggendo su alcuni libri che mi interessavano per lavoro, ho pensato di trovare un argomento che poteva essere importante dal punto di vista del bonsai e mi è sembrato che l’argomento dell’effetto della luce sulla crescita delle piante , e quindi anche dei bonsai che altro non sono se non piante allevate in vaso. Per cui, quale premessa, io parlerò di piante, di pini, di piselli ecc., ma dobbiamo sempre pensare questo.” Il bonsai è una pianta” e gli effetti ed esperimento che adesso io vi racconto, non sono stati fatti sui bonsai, ma per la premessa di cui sopra sono applicabili anche alle nostre pianticelle.
Riguardiamo intanto il titolo, che forse appare troppo importante “Effetto della luce sulla crescita delle piante e dei bonsai”, no, non intendo parlare di tutti gli effetti della luce, ma solo di qualche piccolo aspetto riguardante la luce e più precisamente vedremo alcune proprietà di una molecola molto importante dal punto di vista delle piante, si chiama “fitocromo”, (fito = pianta cromo = colore : quindi sostanza colorata presente all’interno della pianta). Parleremo dell’effetto di questa sostanza sulla fotomorfogenesi” (morfogenesi indotta dalla luce).
Quale è l’effetto principale di cui non parlerò? La fotosintesi, cioè quell’evento per cui le piante prendono la luce del sole e tramite l’acqua e i sali trasformano l’energia del sole in energia chimica, gli zuccheri, che servono al nutrimento della pianta. Di questo non parleremo, parlerò invece degli effetti che questa piccola molecola (in qualche modo scoperta da pochi anni) ha sulla morfologia delle piante.
Per fare ciò ho preparato qualche disegno. (presenta una illustrazione)
Vedete questi sono semi di pisello germogliati. Il primo è una pianta bianca (germogliata in assenza di luce) mentre la seconda è una pianta verde germogliata in presenza di luce.
Se io a quella bianca fornisco una fonte di luce come quella di una lampada, o, meglio ancora, quella del sole, la pianta diventa verde. Ora ci domandiamo: ”chi è che fa diventare verde la pianta?”. E’forse l’effetto della clorofilla attraverso la clorofilla? No, sicuramente no!. Fino a vent’anni fa si credeva che nel momento in cui la pianta viene colpita dalla luce, immediatamente partisse la fotosintesi clorofilliana e la pianta diventasse per ciò verde. Non è così. Questo è un processo lento che impiega ore, e qualche volta giorni a seconda del tipo di pianta.
(Distribuzione del fitocromo in una pianticella eziolata di pisello (da Kendrick e Frankland 1983)
Questo processo è invece dovuto ad una piccola molecola chiamata appunto fitocromo che mette in moto tutto questo meccanismo chiamato appunto fotomorfogenesi.
Vediamo ora altri particolari. (disegno due) Questa molecola si dice in gergo che ha “ un picco di assorbimento” ad una determinata lunghezza d’onda. Vuol dire che nella scomposizione della luce bianca del sole nei vari colori, questa molecola assorbe la luce rossa e quindi riflette gli altri colori. Ad esempio la clorofilla è verde, perché riflette il verde e quindi nella scala cromatica assorbe il rosso e il blu.
Si è dimostrato che è questa molecola che determina, in cinque dieci minuti, i cambiamenti che portano dalla piantina bianca alla piantina verde.
Questa molecola è così importante perché assorbe la luce rossa, ed è così sensibile che ha la capacità di assorbire la luce rossa a due lunghezze d’onda. Una trasforma una molecola da “molecola non attiva” in “molecola attiva”, un altra lunghezza d’onda trasforma una “molecola attiva” in un'altra “molecola attiva”. Il fitocromo è un fotorecettore che ha la capacità di assorbire la luce rossa a due lunghezze d’onda del rosso
Vi faccio vedere su questo grafico come funziona questo assorbimento e le relative trasformazioni.
Questo ci interessa in quanto la presenza di una molecola attiva induce una serie di risposte fotomorfogenetiche cioè di cambiamenti della struttura della pianta molto importanti che vi illustro qui di seguito:

  1. germinazione dei semi di lattuga
  2. orientamento delle foglie verso la luce ( in cinque minuti)

(apertura del gancio dicoltiledone)??? ( in cinque, dieci minuti, quindi una cosa velocissima ed importantissima)
Questa molecola è ubiquitaria, cioè c’è dappertutto e in tutte le piante.

  1. Promuove la germinazione dei semi
  2. Promuove la formazione dei primordi
  3. Promuove lo sviluppo delle foglie
  4. Inibisce l’allungamento degli internodi
  5. Inibisce la fioritura
  6. Aumenta la velocità di accumulo della clorofilla
  7. Promuove l’accrescimento nelle felci

Questa molecola è localizzata in modo diverso nei tessuti nella pianta con concentrazioni più alte in certe zone particolari con una quantità superiore a livello del germoglio e del primo nodo. Se ne trova anche a livello di radice e del tronco, ma è particolarmente concentrato a livello dell’apice e lì svolge la sua funzione.
L’effetto principale del fitocromo è quello di permettere alle piante di adattarsi ai cambiamenti di luce in particolare dei cambiamenti veloci di minuti o di poche ore.
Infatti il fitocromo percepisce la differenza tra i due tipi di rosso (quello vicino e quello lontano molto prossimo all’infrarosso), ed a seconda delle due differenze abbiamo la trasformazione in una molecola attiva o non attiva.
C’è sempre un certo equilibrio tra la forma attiva e non attiva. Di solito in condizioni di luce normale la forma attiva è presente al 90% e quella non attiva al 10%. A seconda che la pianta prenda una diversa lunghezza d’onda di luce l’equilibrio si sposta in una delle due parti. Ciò è molto importante in quanto se l’equilibrio si sposta in una delle due direzioni abbiamo delle risposte fotomorfogenetiche diverse.
Tale rapporto varia notevolmente nei diversi ambienti.
Ci sono varie condizioni ambientali e diversi rapporti tra il rosso vicino e quello lontano. In pieno giorno con tantissima luce abbiano un rapporto di 1,19 al tramonto il rapporto è di 0,96. Con il chiaro di luna il rapporto è 0,94.
Nel sottobosco il rapporto è particolarmente basso 0,13.
La spiegazione è che le piante sovrastanti catturano in via privilegiata la luce e lasciano passare una modesta quantità di “luce attiva”.
Ad una profondità di 5 millimetri sotto il terreno, dove l’infrarosso arriva, se pure in quantità ridotta e dove, abbiamo visto, produce la germinazione, il rapporto è addirittura superiore a quello del sottobosco ed è del 0,80.
Più alto è il contenuto di luce rossa lontana, più alta è la velocità di estensione delle piante eliofile, cioè delle piante che crescono in piena luce.
Le piante sciafile, che crescono in ambienti ombreggiati mostrano poche o nulle variazioni alla velocità di distensione del fusto.
Vi mostro con questa illustrazione il diverso comportamento di una pianta eliofila dove si dimostra la velocità con la quale si allunga il fusto con il diverso rapporto di fitocromo attivo, che è inversamente proporzionale alla presenza dello stesso. Ciò succede in natura normalmente in un bosco dove le piante eliofile, poste più in basso cercano di emergere allungandosi per raggiungere la luce.
Vede per contro, dallo stesso grafico, che le piante sciafile reagiscono poco o niente a fronte della mutazione del rapporto del fitocromo.
Perché questo ci interessa da punto di vista bonsaistico.? Ci interessa in quanto è nostro desiderio conservare internodi corti e chiome compatte.
Le nostre piante devono essere sempre in pieno sole, l’ombreggiatura deve essere limitata. Basta a volte pochissimo tempo per far ritenere alla pianta di essere sotto altre piante e attivare i meccanismi di allungamento degli internodi e del tronco.
 Voglio farvi vedere velocemente un altro effetto mediato dal fitocromo che è quello della chiusura delle foglie dell’albizia che avviene di notte mentre di giorno le foglie sono aperte. Alla base delle foglie vi è una specie di sacchettino che quando è turgido la foglia si apre e quando è sgonfio la foglia si chiude. L’effetto che produce il rigonfiamento del sacchettino è un effetto osmotico, con una specie di pompa il cui effetto è mediato dal fitocromo.
Brevemente un altro stimolo di discussione.
Voi sapete che esiste una correlazione tra la lunghezza del giorno e la fioritura. (Nella Valle dei Templi ad Agrigento, i mandorli fioriscono quando comincia ad allungarsi il giorno). Sapete che certi fiori fioriscono solo in determinati periodi dell’anno. Ad esempio i crisantemi, tanto sacri ai giapponesi, fioriscono solo in autunno quando il rapporto tra ore di luce e di buio è quello di quel periodo.
Vi mostro un piccolo grafico dal quale emergono le percentuali di fioritura e si vede come la lunghezza del giorno e della notte determino una percentuale di fioritura che è massima per le piante longidiurne sopra le dodici ore di luce, con un limite attorno alle dieci ore di luce. Ancora una volta la percezione della luce e della sua durata per stimolare la fioritura è fatta dal fitocromo.
Per le piante brevidiurne (euphorbia, crisantemo) la fioritura avviene solamente durante i giorni brevi.
Come si fa a far fiorire una pianta?
Vi mostro un altro schema dal quale si evidenzia la durata critica del buio, durante la quale le piante non fioriscono.
Vi è però una tecnica vivaistica chiamata lampo di luce, per effetto della quale se si interrompe il periodo di buio, anche per pochi minuti, si può arrivare alla fioritura. Lo stesso dicasi per le piante brevidiurne per le quali se si interrompe l’arco di tempo del buio con un lampo di luce, si inibisce la fioritura.
Regolazione fotoperiodica della fioritura. Le piante brevidiurne (longinotturne) fioriscono quando la lunghezza della notte è superiore ad un periodo critico di buio. L’interruzione del periodo notturno con un lampo di luce (interruzione notturna) previene la fioritura. Le piante longidiurne (brevidiurne) fioriscono se la durata del periodo notturno è più corta di un determinato periodo critico. In alcune piante longidiurne l’accorciamento del periodo notturno con un lampo di luce induce la fioritura. (da Taiz e Zeiger)
Con il lampo di luce in pratica si raggiunge il fitocromo che si trasforma in molecola attiva o non attiva a seconda della luce con la quale andiamo a colpirlo.
Questo dimostra che questa piccola molecola è responsabile di una serie importantissima di eventi riferiti alla pianta.
Spero di aver suscitato in voi un certo interesse su questi aspetti e sono disponibile a rispondere alle vostre domande.