En el mundo de la agricultura controlada, la luz ha dejado de ser un simple insumo pasivo para convertirse en un factor activo y programable. Lejos de depender únicamente del sol o de soluciones de iluminación generalistas, los nuevos desarrollo en  Agricultura de Entorno Controlado (CEA, por sus siglas en inglés) aprovechan las capacidades de la tecnología LED para diseñar espectros lumínicos a medida, maximizando la eficiencia fotosintética y modulando características morfológicas, bioquímicas y sensoriales de las plantas

En este contexto, está claro que la investigación desempeña un papel crucial en el desarrollo de «recetas de luz» adaptadas a cultivos concretos, capaces de optimizar tanto el rendimiento como la calidad de los productos obtenidos. Un ejemplo de ello, es la reciente investigación llevada a cabo por el USDA-ARS (Beltsville, EE.UU.) que explora como distintas combinaciones de estos espectros afectan el grosor foliar, la textura, la biomasa y el color en dos cultivares de albahaca: ‘Prospera’ (hoja verde) y ‘Amethyst’ (hoja púrpura). +

Los resultados demostraron que los tratamientos con luz azul y blanca intensa aumentaron el grosor de las hojas, mientras que la luz rojo lejano mejoró su resistencia. Esta información es clave para los productores en entornos controlados, ya que les permite elegir la combinación de luz más adecuada según el tipo de albahaca que deseen obtener, ya sea más robusta, más tierna o con un color más intenso.

Cultivos de albahaca en entornos controlados 

La albahaca (Ocimum basilicum L.) es una de las hierbas aromáticas más consumidas a nivel mundial, valorada por su sabor, aroma y propiedades saludables. Además de sus aceites esenciales con efectos antimicrobianos, contiene compuestos beneficiosos como taninos, fenoles, flavonoides y antocianinas. Tradicionalmente cultivada al aire libre o en invernadero, su cultivo en sistemas de agricultura en entornos controlados (CEA) permite una producción local y constante durante todo el año, con un control preciso de factores como la temperatura, el CO₂ y, especialmente, la luz.

La tecnología LED ha revolucionado el cultivo en CEA al permitir ajustar de forma exacta el espectro, la intensidad y la duración de la luz, lo que influye directamente en la morfología, el crecimiento y el contenido nutricional de las plantas. En particular, la luz azul (400–499 nm), captada por criptocromos, y la luz rojo lejano (700–799 nm), percibida por fitocromos, activan respuestas específicas en las plantas. Mientras que la luz azul tiende a generar hojas más gruesas y coloración más intensa, la luz rojo lejano estimula el alargamiento de tallos y el aumento de biomasa, aunque puede reducir la pigmentación foliar.

Numerosos estudios han analizado los efectos de estas longitudes de onda en la albahaca, especialmente en condiciones de invernadero. Sin embargo, hay menos información sobre su impacto combinado en entornos completamente controlados, y en particular sobre cómo afectan a la textura y color de la hoja en cultivos hidropónicos. Es por ello, que esta investigación se propuso evaluar precisamente esa interacción, utilizando dos variedades comerciales: ‘Amethyst’ (de hoja púrpura) y ‘Prospera’ (de hoja verde), para comprobar si responden de manera diferente a la luz azul y al rojo lejano.

El objetivo fue analizar cómo la luz azul y la luz rojo lejano, solas o combinadas, afectan a la biomasa, la morfología, la textura y la coloración de la albahaca cultivada en sistemas hidropónicos, y si estas respuestas dependen del tipo de variedad. Se planteó la hipótesis de que la luz azul aumentaría el grosor y la pigmentación de las hojas, aunque con menor crecimiento, mientras que la luz rojo lejano promovería un mayor desarrollo vegetativo pero con hojas más delgadas. La combinación de ambas se evaluó como una posible estrategia para obtener plantas más productivas, con hojas grandes, gruesas y de color intenso.

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Diseño experimental: control lumínico y cultivo hidropónico en condiciones CEA

Para analizar el efecto de la luz en las características físicas y visuales de la albahaca, el equipo de investigación cultivó las dos variedades seleccionadas (‘Amethyst’ y ‘Prospera’) en un sistema hidropónico dentro de cámaras de crecimiento ambientalmente controladas. Estas cámaras permitieron regular con precisión la temperatura, la humedad, el fotoperiodo y, por supuesto, las características espectrales de la luz emitida mediante luminarias LED.

Se aplicaron cinco tratamientos lumínicos distintos durante un ciclo de entre 14 y 28 días:

• W (control): luz blanca + roja (180 µmol∙m⁻²∙s⁻¹),
• +W60: mismo espectro con 60 µmol∙m⁻²∙s⁻¹ adicionales de luz blanca + roja,
• +B60: luz blanca + roja con 60 µmol∙m⁻²∙s⁻¹ de luz azul adicional (451 nm),
• +FR60: misma base con 60 µmol∙m⁻²∙s⁻¹ de luz rojo lejano (735 nm),
• +B30+FR30: mezcla de 30 µmol∙m⁻²∙s⁻¹ de azul y 30 µmol∙m⁻²∙s⁻¹ de rojo lejano.

El fotoperiodo fue de 20 horas, un régimen prolongado adecuado para maximizar el crecimiento de albahaca en cultivo en interior. Las mediciones se realizaron con espectrorradiómetros de alta precisión para asegurar la uniformidad de la luz sobre la superficie del cultivo.

Resultados

Crecimiento y morfología de la albahaca 

La albahaca cultivada bajo luz azul (+B60) presentó hojas más oscuras, tallos más cortos y menor masa fresca, en línea con estudios previos que señalan que este espectro reduce el tamaño general de la planta.

Por el contrario, los tratamientos con luz rojo lejano (+FR60) y la combinación de azul y rojo lejano (+B30+FR30) promovieron un mayor alargamiento del tallo y mayor biomasa. Esto indica que el efecto expansivo del rojo lejano supera la capacidad de la luz azul para frenar el crecimiento.

Además, estos efectos fueron más marcados debido a los bajos niveles de luz blanca de fondo utilizados en el experimento, lo que sugiere que la respuesta de la planta depende tanto del espectro como de la intensidad total de luz recibida.

Capacidades fotosintéticas 

Estudios previos han demostrado que la luz FR suplementaria puede mejorar las capacidades fotosintéticas y la eficiencia de las plantas en comparación con las cultivadas sin luz FR. Esta mejora se debe en gran medida al equilibrio de excitación del fotosistema inducido por la luz FR, donde la luz FR excita preferentemente el fotosistema I (PSI), ayudando a aliviar la presión en el fotosistema II (PSII) y optimizar el transporte de electrones,

Los resultados de alinean con estos hallazgos, ya que la albahaca cultivada bajo luz FR adicional exhibió valores phiPSII y Fv/Fm más altos, lo que sugiere que la luz FR aumenta la eficiencia con la que se utilizan los fotones absorbidos en fotoquímica. Esto es particularmente importante en entornos con PFD bajos, donde la luz FR puede mejorar la captura y el uso de la luz, lo que resulta en un mayor rendimiento fotosintético general., 

Asimismo, el aumento de ETR para la albahaca ‘Prospera’, pero no para la ‘Ametista’, bajo la luz FR, sugiere respuestas específicas del cultivar a la luz FR, potencialmente influenciadas por las diferencias en la composición del pigmento o la estructura de la hoja.

Color y pigmentación

La coloración de las hojas también se vio afectada por los tratamientos lumínicos. Las hojas de albahaca expuestas a luz azul suplementaria (+B60) presentaron una coloración más oscura que aquellas tratadas con luz rojo lejano (+FR60) o con la combinación azul-rojo lejano (+B30+FR30). Este oscurecimiento se debe al aumento en la producción de antocianinas, pigmentos que responden a la luz azul y actúan como defensa ante el exceso de radiación.

La luz azul activa rutas biosintéticas específicas —como las de los genes CHS y DFR— que incrementan la producción de estos compuestos, los cuales no solo embellecen el aspecto visual de la planta, sino que también cumplen funciones fotoprotectoras y antioxidantes.

En cambio, las hojas tratadas con luz rojo lejano mostraron una coloración más clara y, en el caso de ‘Amethyst’, con zonas de color verde irregular en los bordes, posiblemente debido a un crecimiento foliar acelerado que supera la capacidad de acumulación de pigmento. Estos resultados indican que para obtener un color intenso y uniforme, es recomendable emplear mayores proporciones de luz azul o combinaciones con rojo, pero evitando excesos de rojo lejano.

Grosor y textura de la hoja

Uno de los hallazgos más interesantes del estudio está relacionado con la textura de las hojas, una propiedad clave en la aceptación sensorial del producto final. Sorprendentemente, las hojas más delgadas —producidas bajo luz rojo lejano— fueron también las más resistentes a la perforación, superando incluso a las más gruesas obtenidas con luz azul.

Este resultado sugiere que la dureza o resistencia mecánica de la hoja no depende exclusivamente del grosor, sino de factores como la composición de la pared celular, el grado de lignificación, o el contenido de pectinas y hemicelulosas. Es probable que la expansión celular inducida por FR venga acompañada de una reorganización estructural que refuerce la epidermis sin aumentar el espesor general.

Por el contrario, las hojas desarrolladas bajo luz azul, aunque más gruesas, eran menos resistentes al esfuerzo de punción, lo que indica que su estructura interna está orientada más al refuerzo fotosintético (densidad de cloroplastos, mesófilo apretado) que a la resistencia mecánica.

Este hallazgo pueden tener  importantes implicaciones para el diseño de programas lumínicos en cultivo comercial, ya que permite modular el tacto y firmeza de la hoja según el perfil de consumidor o el uso final previsto (fresco, seco, triturado, etc.).

Conclusiones y futuras investigaciones 

Este estudio confirma el potencial de la luz suplementaria azul (B) y rojo lejano (FR) como herramientas clave para modular de forma precisa las características de la albahaca cultivada en sistemas de agricultura en entornos controlados (CEA). Se ha demostrado que la luz azul favorece hojas más gruesas y con una pigmentación más intensa, mientras que la luz rojo lejano potencia el crecimiento en biomasa, la elongación del tallo y una mayor resistencia mecánica de las hojas, aunque con una coloración más clara. La combinación de ambos espectros produjo respuestas intermedias, aunque con una clara influencia del efecto expansivo de la luz FR.

Estos resultados ponen de manifiesto que las “recetas de luz” pueden adaptarse estratégicamente para ajustar rasgos clave del cultivo como el color, el grosor y la textura de las hojas, según los objetivos comerciales o sensoriales buscados. Además, la respuesta diferenciada entre variedades como ‘Prospera’ y ‘Amethyst’ subraya la importancia de desarrollar estrategias lumínicas específicas para cada cultivar con el fin de maximizar tanto el rendimiento como la calidad final del producto.

A pesar de los avances, aún queda un importante campo por explorar: las preferencias del consumidor. Características como la textura, el color o el grosor de las hojas influyen directamente en la percepción del producto, pero se desconoce cuáles son realmente valoradas en el mercado. Por ello, los estudios sensoriales con paneles de consumidores resultarán esenciales para guiar la producción hacia variedades más atractivas y competitivas.

Asimismo, sería relevante investigar si los tratamientos lumínicos aplicados durante la fase de cultivo pueden influir también en la calidad poscosecha, como la vida útil o la conservación de compuestos aromáticos. Integrar estas variables con otros factores ambientales como la temperatura, la humedad o el enriquecimiento en CO₂ permitirá avanzar hacia una producción de albahaca más eficiente, sostenible y adaptada a las demandas actuales del mercado agroalimentario.

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

https://www.mdpi.com/2311-7524/11/3/287

Fuente de imágenes: Freepik. Imágenes procedentes de bancos de recursos gráficos que no pertenecen a la investigación.