Die Suche nach Methoden zur Optimierung der Qualität und Potenz von Cannabis hat Züchter dazu gebracht, verschiedene Aspekte der Beleuchtung zu erforschen, wobei die ultraviolette Strahlung in den letzten Jahren zu den am meisten diskutierten gehört. Obwohl für das menschliche Auge unsichtbar, spielt UV-Licht eine grundlegende Rolle in der Pflanzenentwicklung und möglicherweise in der Produktion der Verbindungen, die wir im Cannabis so sehr schätzen.
Was ist ultraviolettes Licht?
Ultraviolettes Licht ist eine Art elektromagnetischer Strahlung, die sich jenseits des violetten Endes des sichtbaren Spektrums befindet, unterhalb von 400 Nanometern. Die Sonne strahlt Energie in Form von Strahlung aus, die verschiedene Wellenlängen umfasst, aber glücklicherweise filtert die Ozonschicht einen Großteil der schädlichsten Strahlung, bevor sie die Erdoberfläche erreicht. Sie wird nach ihrer Wellenlänge in drei Hauptkategorien eingeteilt:
- UVA (315-400 nm) - UVA-Strahlung macht etwa 3% der Sonnenlichtphotonen aus, die die Atmosphäre durchdringen, und ist die am wenigsten energetische der drei.
- UVB (280-315 nm) - kürzer in der Wellenlänge und daher energetischer, macht weniger als 0,15% des Sonnenlichts aus, das die Erdoberfläche erreicht.
- UVC (180-280 nm) - wird fast vollständig von der Ozonschicht absorbiert und erreicht unsere Pflanzen unter natürlichen Bedingungen nicht, kann jedoch für spezifische Desinfektionszwecke in kontrollierten Anwendungen verwendet werden.
Der Abwehrmechanismus der Pflanzen gegen UV
Um zu verstehen, wie UV-Licht bei Cannabis funktioniert, ist es wichtig, das Konzept der Photomorphogenese zu verstehen, das die Fähigkeit von Pflanzen ist, auf verschiedene Lichtwellenlängen zu reagieren und sich anzupassen. Wenn Cannabispflanzen ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden, aktivieren sie ein komplexes abiotisches Stressreaktionssystem. Diese Reaktion ist nicht zufällig: In der Natur erhalten Pflanzen, die in Hochgebirgsregionen oder in Breiten nahe dem Äquator wachsen, eine höhere UV-Bestrahlung und haben ausgefeiltere Schutzmechanismen entwickelt.
Die Hauptweise, wie sich Cannabis gegen UV-Strahlung schützt, ist durch die Produktion von Trichomen, jenen winzigen drüsenartigen Strukturen, die Blüten und Blätter mit ihrem charakteristischen kristallinen Aussehen bedecken. Gestielte kopfförmige Trichome, die größten und für Züchter relevantesten, erreichen zwischen 50 und 100 Mikrometer Breite und können bis zu 300 Mikrometer Höhe messen. In diesen Strukturen werden Cannabinoide, Terpene und Flavonoide synthetisiert und gespeichert, die als natürlicher „Sonnenschutz" für die Pflanze wirken.
Nicht alles, was glänzt, ist potent. Nur gestielte, drüsige Trichome (mit "Stiel") produzieren THC/CBD. Achten Sie auf milchig-bernsteinfarbene Köpfe, nicht nur auf Glitzer.
Erhöht die Exposition gegenüber ultraviolettem Licht die Cannabinoidproduktion?
Das wissenschaftliche Interesse an der Beziehung zwischen UV-Licht und Cannabinoidproduktion begann vor Jahrzehnten. Die Pionierstudie von Lydon, Teramura und Coffman, die 1987 in der Zeitschrift Photochemistry and Photobiology veröffentlicht wurde, war die erste, die dokumentierte, dass die Exposition gegenüber UVB-Strahlung die Konzentration von Delta-9-Tetrahydrocannabinol (THC) in Blüten- und Blattgeweben von Cannabispflanzen erhöhte, obwohl andere Cannabinoide nicht betroffen waren. Diese Arbeit wurde zu einer klassischen Referenz und erzeugte die weit verbreitete Überzeugung, dass UV-Licht die Potenz von Cannabis um bis zu 28% erhöhen könnte.
Allerdings hat die moderne Wissenschaft diese Ergebnisse in Frage gestellt. Eine neuere Studie von Rodriguez-Morrison und Kollegen, die 2021 in Frontiers in Plant Science veröffentlicht wurde, fand keine signifikanten Erhöhungen der Konzentration von THC-, CBD- oder CBG-äquivalenten Cannabinoiden in modernen Kultivaren, die UVB-Strahlung ausgesetzt waren. Die Forscher beobachteten, dass die UV-Exposition zahlreiche morphologische und physiologische Stressreaktionen in den Pflanzen hervorrief, sich jedoch nicht in eine kommerziell relevante Erhöhung der Cannabinoide in den Blütenständen übersetzte.
Warum diese Diskrepanz? Die plausibelste Erklärung liegt in der Evolution der Cannabis-Genetik. Die in Lydons Studie von 1987 verwendeten Sorten enthielten etwa 3% Cannabinoide, während moderne medizinische Cannabis-Kultivare Konzentrationen von über 15-20% erreichen. Wie eine Studie von Westmoreland, die 2023 in Frontiers in Plant Science veröffentlicht wurde, feststellt, ist es möglich, dass ältere Sorten ein größeres Potenzial für stressinduzierte Hochregulierung von Cannabinoiden hatten, während moderne Genotypen bereits nahe ihrer maximalen THC-Produktionskapazität arbeiten.
Es scheint, dass moderne Genotypen bereits nahe ihrer maximalen THC-Produktionskapazität arbeiten.
UVA-Licht gegenüber UVB
Ein wichtiger Aspekt, der oft übersehen wird, ist der Unterschied zwischen den Auswirkungen von UVA- und UVB-Licht. Die Forschung von Magagnini, Grassi und Kotiranta, die 2018 in Medical Cannabis and Cannabinoids veröffentlicht wurde, zeigte, dass kurzwellige Bestrahlung, wie UVA-Strahlen und blaues Licht, das Stressreaktionssystem der Pflanze auslöst. Ein moderates Stressniveau kann zu einer erhöhten Aktivität sekundärer Metaboliten und möglicherweise zu einer größeren Akkumulation von Cannabinoiden und Terpenen führen.
UVA-Licht hat den Vorteil, sowohl für Pflanzen als auch für Arbeiter am sichersten zu sein. Es schädigt die pflanzliche DNA nicht wesentlich und kann die Produktion sekundärer Metaboliten stimulieren, ohne die schweren photomorphogenen Schäden zu verursachen, die UVB-Strahlung verursachen kann. Andererseits ist UVB-Licht ionisierender und obwohl einige Züchter bessere Ergebnisse damit berichten, birgt es auch größere Risiken für Schäden sowohl an Pflanzen als auch an Menschen, die im Anbau arbeiten.
Die keimtötende Verwendung von UVC-Licht
Obwohl UVC-Licht aufgrund seiner hohen Energie nicht zur Stimulierung der Cannabinoidproduktion geeignet ist, hat es spezifische Anwendungen im Cannabisanbau. UVC-Strahlung kann als Desinfektionswerkzeug zur Bekämpfung von Pilzen, Bakterien und bestimmten Schädlingen verwendet werden. Diese Anwendung, bekannt als ultraviolette keimtötende Bestrahlung, ist wirksam zur Reinigung von Wasser, Luft und Oberflächen.
Es ist jedoch wichtig, dass die Verwendung von UVC mit äußerster Vorsicht und niemals in Gegenwart von Pflanzen oder Arbeitern durchgeführt wird, da sie schwere Schäden an pflanzlichen und menschlichen Geweben verursachen kann. Ihre Anwendung sollte kurz und kontrolliert sein und von geschultem Personal mit geeigneter Schutzausrüstung durchgeführt werden.
Sicherheitsüberlegungen
Die Implementierung von UV-Beleuchtung in einem Cannabisanbau ist keine Entscheidung, die leichtfertig getroffen werden sollte. Längere Exposition gegenüber UVB-Strahlung kann Schäden an Haut und Augen der Arbeiter verursachen, daher ist es unerlässlich, spezifische Schutzbrillen für Anbauumgebungen mit UV zu verwenden. Herkömmliche Sonnenbrillen bieten möglicherweise keinen ausreichenden Schutz gegen die Intensität der UV-Lampen, die in Innenanlagen verwendet werden.
Darüber hinaus kann UV-Strahlung Kunststoffmaterialien und andere Komponenten des Anbauraums abbauen, was zusätzliche Wartungs- und Ersatzkosten bedeutet. Es wird empfohlen, die Haut bei längerer Exposition zu bedecken und sicherzustellen, dass Timer und Kontrollsysteme ordnungsgemäß funktionieren, um versehentliche Expositionen zu vermeiden.
Quellen
- Lydon, J., Teramura, A. H., & Coffman, C. B. (1987). UV-B radiation effects on photosynthesis, growth and cannabinoid production of two Cannabis sativa chemotypes. Photochemistry and Photobiology, 46(2), 201-206.
- Rodriguez-Morrison, V., Llewellyn, D., & Zheng, Y. (2021). Cannabis inflorescence yield and cannabinoid concentration are not increased with exposure to short-wavelength ultraviolet-B radiation. Frontiers in Plant Science, 12, 725078.
- Llewellyn, D., Golem, S., Jones, A. M. P., & Zheng, Y. (2022). Indoor-grown cannabis yield increased proportionally with light intensity, but ultraviolet radiation did not affect yield or cannabinoid content. Frontiers in Plant Science, 13, 974018.
- Westmoreland, F. M., Bugbee, B., & Doe, M. (2023). Elevated UV photon fluxes minimally affected cannabinoid concentration in a high-CBD cultivar. Frontiers in Plant Science, 14, 1220585.
- Magagnini, G., Grassi, G., & Kotiranta, S. (2018). The effect of light spectrum on the morphology and cannabinoid content of Cannabis sativa L. Medical Cannabis and Cannabinoids, 1(1), 19-27.
- Kim, K., Kook, H. S., Jang, Y. J., Lee, W. H., Kamala-Kannan, S., Chae, J. C., & Lee, K. J. (2013). The effect of blue-light-emitting diodes on antioxidant properties and resistance to Botrytis cinerea in tomato. Journal of Plant Pathology & Microbiology, 4(9).
- Pate, D. W. (1983). Possible role of ultraviolet radiation in evolution of Cannabis chemotypes. Economic Botany, 37(4), 396-405.
- Hazekamp, A., Tejkalová, K., & Papadimitriou, S. (2005). Cannabis: from cultivar to chemovar II - a metabolomics approach to cannabis classification. Cannabis and Cannabinoid Research, 1(1), 202-215.