Artículo elaborado a partir del paper  ‘Impact of LED Combinations and Light Intensity on Growth and Yields of Wasabi’, MDPI, 2025.

El cultivo de wasabi (Eutrema japonicum), una planta nativa de Japón, enfrenta desafíos únicos debido a su ambiente semi-acuático y requisitos específicos de sombra. La iluminación artificial, especialmente mediante diodos emisores de luz (LED), representa una solución innovadora para simular condiciones óptimas de luz que favorecen el crecimiento y la composición bioquímica del wasabi. La capacidad de manipular el espectro y la intensidad de la luz permite ajustes precisos que pueden mejorar la eficiencia y la producción en sistemas de agricultura controlada.

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Chiang Mai de Tailandia, ha examinado los efectos de diferentes espectros e intensidad de luz LED en el crecimiento, el rendimiento fotosintético y la composición bioquímica de un cultivo de Wasabi. 

Los resultados muestran que altas intensidades de luz (140 µmol m⁻² s⁻¹) aumentan la biomasa del wasabi y fomentan la acumulación de glucosinolatos bajo espectros dominantes en rojo. A su vez, las bajas intensidades enriquecen el contenido de clorofila y oscurecen el follaje, aunque disminuyen el rendimiento del crecimiento. Específicamente, la luz roja en combinación con alta intensidad resulta óptima para maximizar la biomasa y el rendimiento bioquímico del wasabi.

Materiales y métodos utilizados

En el estudio, se cultivaron plántulas del cultivar ‘Daruma’ de wasabi en un sistema controlado de fábrica de plantas. Se utilizaron combinaciones de luz LED en tres espectros diferentes: rojo y blanco (1:1) (LC1), rojo, blanco y azul (1:1:1) (LC2) y solo blanco (LC3), con intensidades de 35, 60, 90 y 140 µmol m⁻² s⁻¹. 

Este enfoque permitió evaluar cómo cada configuración afecta el crecimiento, la actividad fotosintética y los niveles de glucosinolatos, metabolitos secundarios cruciales para las propiedades organolépticas y medicinales del wasabi.

Resultados obtenidos

Efectos en la morfología de la planta

Los resultados del estudio demuestran que la intensidad de la luz influye considerablemente en la morfología del wasabi, afectando la altura, longitud del pecíolo y el número de hojas.  Bajo intensidades bajas (35 µmol m⁻² s⁻¹), las plantas muestran un crecimiento elongado como respuesta a la sombra, mientras que a intensidades altas (140 µmol m⁻² s⁻¹) presentan un desarrollo más compacto y robusto, con un incremento notable en el número de hojas y biomasa general. 

Por otro lado, las combinaciones de luces LED también mostraron un efecto significativo en la morfología de las plantas. Las plantas expuestas a combinaciones de luz roja y blanca (LC1) y solo luz blanca (LC3) presentaron un crecimiento similar, mientras que aquellas bajo la combinación de luz roja, blanca y azul (LC2) resultaron ser más cortas y con menos hojas. La presencia de luz azul en LC2 parece contribuir a este crecimiento más compacto, ya que la luz azul es conocida por suprimir el alargamiento del tallo y fomentar una forma de crecimiento más densa y compacta.

Finalmente, la interacción entre la intensidad de la luz y las combinaciones de LED tuvo un impacto considerable en la morfología de la planta, especialmente en términos de altura y longitud del pecíolo. A menores intensidades de luz, las plantas bajo la combinación de LED rojo y blanco (LC1) crecieron más altas, mientras que las expuestas a la combinación roja, blanca y azul (LC2) mostraron un crecimiento más compacto. Esto sugiere que la luz azul en LC2 inhibe efectivamente el alargamiento, promoviendo un desarrollo denso bajo condiciones de luz subóptima. Conforme aumenta la intensidad de la luz, estas diferencias se atenúan, indicando que niveles más altos de luz pueden compensar los efectos inhibidores de la luz azul, permitiendo un crecimiento más balanceado.

Efectos en la Actividad Fotosintética

La intensidad de la luz ejerce un impacto significativo en la actividad fotosintética de las plantas. A altas intensidades (90 y 140 µmol m⁻² s⁻¹), se observaron las tasas más elevadas de fotosíntesis debido a que una mayor cantidad de fotones incrementa la asimilación de carbono y la eficiencia fotosintética. En cambio, con intensidades menores (35 y 60 µmol m⁻² s⁻¹), la actividad fotosintética se reduce, limitando la conversión de energía y la fijación de carbono por falta de luz suficiente.

En cuanto a las combinaciones de LED, la configuración de luz roja y blanca (LC1) resultó en las mayores tasas fotosintéticas, seguida por la luz completamente blanca (LC3). Esto se debe a la eficacia de la luz roja para activar la fotosíntesis, aprovechando la absorción eficiente de este espectro por parte de los pigmentos de clorofila. Por otro lado, la combinación de rojo, blanco y azul (LC2) mostró tasas más bajas, posiblemente por el efecto inhibidor de la luz azul sobre la fotosíntesis.

La interacción entre la intensidad de la luz y las combinaciones de LED revela que, bajo condiciones de luz baja, las plantas expuestas a luz roja y blanca (LC1) y solo blanca (LC3) tienen un mejor desempeño fotosintético comparado con aquellas bajo luz roja, blanca y azul (LC2). Sin embargo, este efecto se nivela a intensidades altas, donde la abundante luz disponible puede mitigar los efectos inhibidores de la luz azul, permitiendo un rendimiento fotosintético más uniforme entre las distintas combinaciones de LED.

Efectos en los parámetros de rendimiento

La intensidad de la luz también desempeña un papel crucial en los parámetros de rendimiento de las plantas, afectando elementos como el área de la hoja, la circunferencia del rizoma y el peso fresco total. En condiciones de alta intensidad lumínica (140 µmol m⁻² s⁻¹), se observó un aumento significativo en la circunferencia del rizoma y en el peso fresco, evidenciando que mayores niveles de luz estimulan la acumulación de biomasa tanto aérea como subterránea. Este fenómeno se correlaciona con estudios previos que indican que un incremento en la intensidad de la luz potencia el crecimiento al proporcionar más energía para la fotosíntesis.

Curiosamente, el área de la hoja mostró una respuesta distinta a las variaciones en la intensidad de la luz; las plantas bajo intensidades más bajas (35 y 60 µmol m⁻² s⁻¹) desarrollaron hojas de mayor tamaño, posiblemente como una adaptación para capturar más luz en condiciones menos favorables. Esta expansión foliar es una estrategia común en plantas que crecen en entornos de baja luminosidad.

En cuanto a las combinaciones de LED, se notó un impacto significativo en el área de la hoja, aunque poco efecto en la circunferencia del rizoma y el peso total fresco. La combinación de rojo, blanco y azul (LC2) generó las mayores áreas foliares, resaltando el papel de la luz azul en fomentar un crecimiento foliar expansivo. Sin embargo, las combinaciones de luz roja y blanca (LC1) y solo luz blanca (LC3) resultaron en mayores circunferencias de rizoma, sugiriendo que la luz roja facilita mejor la distribución de biomasa hacia estructuras subterráneas como los rizomas.

Finalmente, la interacción entre la intensidad de la luz y las combinaciones de LED mostró que las mayores áreas foliares se dieron bajo las menores intensidades de luz (35 µmol m⁻² s⁻¹) en combinación con LC2, lo que indica que la luz azul en esta configuración promueve la expansión de las hojas, especialmente en entornos de baja luminosidad.

Efectos en la Composición Química

Finalmente, el estudio evaluó la intensidad de luz y la combinación de espectros LED afectaba a la composición del Wasabi, enfocándose en los niveles de glucosinolato. 

A diferencia de otros miembros de la familia Brassicaceae, donde la intensidad de la luz es un factor crucial para la síntesis de metabolitos secundarios, en el wasabi los niveles de glucosinolato se mantuvieron relativamente constantes a través de diferentes intensidades de luz, indicando una adaptación específica de la especie que puede reflejar vías metabólicas únicas.

Respecto a las combinaciones de LED, la luz roja y blanca (LC1) resultó en la mayor concentración de glucosinolatos, subrayando la efectividad de la luz roja en promover la biosíntesis de estos compuestos. En contraste, la combinación de rojo, blanco y azul (LC2) mostró la menor concentración de glucosinolatos, sugiriendo un posible efecto inhibidor de la luz azul sobre su acumulación.

La interacción entre la intensidad de la luz y las combinaciones de LED también mostró que los ambientes dominados por luz roja potencian la producción de glucosinolatos, mientras que la luz azul puede limitar esta síntesis, especialmente a bajas intensidades de luz. Estos hallazgos resaltan la importancia de ajustar con precisión el espectro y la intensidad de la luz para optimizar tanto el crecimiento como la calidad bioquímica del wasabi en entornos controlados.

En resumen, la adaptación de las prácticas de cultivo para incorporar tecnología LED no solo puede incrementar la producción de cultivos como el wasabi sino también mejorar su calidad. A medida que la industria de la agricultura controlada continúa evolucionando, estudios como este serán fundamentales para guiar las innovaciones en la forma en que alimentamos al mundo. 

Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:

https://www.mdpi.com/2311-7524/11/1/3

Imagenes: Freepik-Unsplash. Imágenes procedente de bancos de recursos no pertinentes a la investigación.