Como as qualidades espectrais de luzes LEDs aplicadas no cultivo in vitro de orquídeas brasileiras influenciam nos parâmetros morfofisiológicos e bioquímicos durante a aclimatização?

Abstract

O presente estudo contemplou duas espécies pouco estudadas de orquídeas brasileiras: Gomesa flexuosa de hábito epífito, endêmica do Brasil, com inflorescência exuberante formada por pequenas flores amarelas; e Epidendrum denticulatum, de hábito terrestre ou litofítico, tem ocorrência natural no Sudeste e Nordeste do Brasil. Ambas, além da importância nos ambientes naturais, apresentam belas flores e são visadas para o uso decorativo e paisagístico. O uso do cultivo in vitro de orquídeas para obter mudas, via semente encontra-se bem elucidado com numerosos trabalhos presentes na literatura. No entanto, para orquídeas brasileiras pouco tem sido trabalhado quanto às respostas relativas ao cultivo in vitro e aclimatização, sob o efeito de lâmpadas LEDs. O objetivo deste trabalho foi compreender e elucidar como as lâmpadas LEDs por meio da emissão de diferentes espectros luminosos, interferem na morfofisiogia e na bioquímica das espécies alvo do estudo ao final do cultivo in vitro e durante o processo de aclimatização. Plantas das duas espécies, oriundas de sementes, após sucessivos subcultivos em meio MS, acrescido de vitaminas de Morel e carvão ativado, foram submetidas às luzes LEDs monocromáticas azul, vermelha e branca e à combinação azul/vermelho por um período de 90 dias. No 90º dia de cultivo in vitro sob luzes LEDs e no 45º dia de aclimatização sob luz natural, foram avaliados parâmetros morfométricos como massa seca, fresca, número de folhas e altura das plantas; bem como parâmetros bioquímicos como os teores de clorofila a, clorofila b, relação clorofilas a/b, clorofilas totais, carotenoides, antocianinas e parâmetros fisiológicos como fluorescência da clorofila ?a?, trocas gasosas e índice SPAD. Com esse trabalho foi possível concluir que os diferentes comprimentos de onda emitidos por luzes LEDs foram capazes de afetar o crescimento e o desenvolvimento de plantas da espécie Epidendrum denticulatum. Quanto aos parâmetros morfológicos e bioquímicos houve intensa sobreposição de médias não sendo possível apontar um tratamento destaque. Em relação aos parâmetros fisiológicos, ao final da aclimatização, os tratamentos vermelho, azul/vermelho e branco promoveram aumentos dos valores de taxa de fotossíntese líquida (A), condutância estomática (gs) e transpiração (E), enquanto que os valores de carbono interno (Ci) diminuem. Os comprimentos de onda azul, azul/vermelho induzem maiores valores de Fv/Fm (0,75) em plantas da espécie. O índice SPAD mostra queda nos valores para todos os espectros ao final do período de 45 dias de aclimatização. Para Gomesa flexuosa, não houve um tratamento destaque quanto aos parâmetros morfométricos e bioquímicos. No entanto, lâmpadas LEDs azuis destacam-se quanto à fluorescência da clorofila a pois plantas submetidas a elas apresentaram altos valores de Fv/Fm (0,79), enquanto LEDs vermelhos apresentaram valores mais baixos, durante os 45 dias de aclimatização, provavelmente devido a ?síndrome da luz vermelha?. Para as duas espécies estudadas, ao final do experimento, obteve-se 100% de sobrevivência das plantas que apresentavam adequado desenvolvimento de folhas e raízes, independente do tipo de lâmpada LED utilizado para cada tratamento. Este estudo contribui na compressão do metabolismo de orquídeas brasileiras e ajuda a melhorar o processo de cultivo e propagação das espécies.

Abstract: The present study included two little studied species of Brazilian orchids: Gomesa flexuosa with an epiphytic habit, endemic to Brazil, with an exuberant inflorescence formed by small yellow flowers; and Epidendrum denticulatum, with terrestrial or lithophytic habit, occurs naturally in the Southeast and Northeast of Brazil. Both are importance in natural environments, have beautiful flowers and intended for decorative and landscape use. The use of in vitro cultivation of orchids to obtain seedlings via seed is well elucidated with numerous works in the literature. However, for Brazilian orchids, little has been done about the responses related to in vitro cultivation and acclimatization under the effect of LED lamps. The objective of this work was to understand and elucidate how LED lamps, through the emission of different light spectra, interfere in the morphophysiology and biochemistry of the target species of the study at the end of in vitro cultivation and during the acclimatization process. Plants of both species, from seeds, after successive subcultures in MS medium, added with Morel's vitamins and activated charcoal, were subjected to monochromatic blue, red and white LED lights and a blue/red combination for a period of 90 days. On the 90th day of in vitro cultivation under LED lights and on the 45th day of acclimatization under natural light, morphometric parameters such as dry and fresh mass, number of leaves and plant height were evaluated; as well as biochemical parameters such as chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyll a/b ratio, total chlorophyll, carotenoids, anthocyanins and physiological parameters such as chlorophyll ?a? fluorescence, gas exchange and SPAD index. With this work it was possible to conclude that the different wavelengths emitted by LED lights were able to affect the growth and development of plants of the species Epidendrum denticulatum. As for the morphological and biochemical parameters, there was an intense superposition of means, and it was not possible to point out a prominent treatment. As for the physiological parameters, at the end of acclimatization, the red, blue/red and white treatments promoted increases in the values of net photosynthesis rate (A), stomatal conductance (gs) and transpiration (E), while internal carbon values (Ci) decrease. Blue, blue/red wavelengths induce higher Fv/Fm values (0.75) in plants of the species. The SPAD index shows a drop in values for all spectra at the end of the 45th acclimatization period. For Gomesa flexuosa, there was no prominent treatment regarding morphometric and biochemical parameters. However, blue LED lamps stand out in terms of chlorophyll fluorescence a because plants subjected to them had high Fv/Fm values (0.79), while red LEDs had lower values during the 45 days of acclimatization, probably due to the ?red light syndrome?. For the two species studied, at the end of the experiment, 100% survival of plants that presented adequate development of leaves and roots was obtained, regardless of the type of LED lamp used for each treatment. This study contributes to the compression of the metabolism of Brazilian orchids and helps to improve the cultivation process and propagation of the species.