Einfluss von LEDs auf die Vermehrung von Orchideen-Gewebekulturen

Orchidaceae Juss. ist eine der größten und faszinierendsten Bedecktsamer, die weltweit mehr als 800 Gattungen mit mehr als 25.000 Spezies umfasst. In der Natur wachsen Orchideen sehr langsam. Es braucht Jahre, um ein blühendes Exemplar zu erhalten. In freier Wildbahn ist die Mehrzahl der Blumen nicht bestäubt, daher können die Samenanlagen nicht befruchtet werden und als Folge werden Samenkapseln mit lebensfähigen Samen nur selten gebildet. Außerdem wird das Wachstum und die Entwicklung von Orchideen deutlich von klimatischen Bedingungen beeinflusst als auch durch die schützende Vegetations-Blattkronen lokaler Lebensräume, wie dies bei Epiphyten bzw. Aufsitzer-Pflanzen generell bekannt ist.

Licht ist ein bedeutender Einflussfaktor für jede photosynthetische Pflanze. Pflanzen nehmen die Bestrahlungsstärke des Lichtes, die Lichtwellenlänge und die Lichtdauer wahr. Diese verschiedenen Faktoren sind auch bei der in vitro Vermehrung von Pflanzen von erheblicher Bedeutung. Orchideen werden während der meisten in vitro Vermehrungsphasen häufig mit Licht bestrahlt. Es gibt jedoch auch Fälle, wo die Gewebekulturen unter Dunkelheit gehalten werden müssen. Der Übergang von Dunkelheit zu Licht sollte allmählich erfolgen. Die Auswahl einer geeigneten Lichtquelle für die Orchideenbeleuchtung stellt eine interessante Aufgabe dar: Unter verschiedenen zur Verfügung stehenden Lichtarten stellt weißes fluoreszierendes Licht eine häufig vorzufindende Lichtquelle dar. Weißes fluoreszierendes Licht deckt eine Lichtwellenlängen-Bandbreite von 350 bis 750 nm ab. Jedoch entspricht das maximale Lichtspektrum der fluoreszierenden Lampen nicht den Lichtbedürfnissen der Pflanzen. Diese Bedürfnisse werden durch die Lichtabsorptionsfähigkeit der pflanzlichen Lichtrezeptoren bestimmt, wie beispielsweise Chlorophylle und Karotinoide. In diesem Fall sind wichtige Parameter für die Photosynthese-Leistung die Anzahl der photosynthetische Pigmente sowie die Stärke der Photonenbestrahlung. Die optimale Wellenlänge liegt in dem Bereich von 430 bis 450 nm sowie 640 bis 660 nm. Aus diesem Grund stellen LED Lampen die beste Lichtquelle für Orchideen dar, insbesondere Rot- und Blaulicht. LED Lampen werden in zunehmendem Maße eingesetzt, um die Organogenese und Morphogenese von verschiedenen Orchideenarten zu beeinflussen, die in Gewebekulturen herangezogen werden.

Ein entscheidender Vorteil von LEDs ist die Emission von Licht einer bestimmten Wellenlänge. Moderne LED Pflanzenbeleuchtungssysteme ermöglichen eine dynamische Kontrolle der spektralen Zusammensetzung des emittierten Lichtes. Einige dieser Beleuchtungssysteme können Licht bestimmter Wellenlänge mischen – von Violett, Blau, Grün, Orange, Rot bis Dunkelrot. Sowohl das Lichtspektrum als auch die Photonenflußdichte können in Abhängigkeit von den physiologischen und morphologischen Pflanzenbedürfnissen angepaßt werden. Aus diesem Grund können LED Lampen effizienter als fluoreszierenden Lampen oder Sodium Lampen eingesetzt werden. Außerdem generieren und emittieren LED Lampen keine bzw. nur sehr geringe Wärmestrahlen. Dies ermöglicht es, LED Lampen in der Nähe von Pflanzen anzubringen ohne die Pflanzen einem möglichen Hitzeschaden auszusetzen. Dies sind die Hauptgründe, weshalb LED Lampen erfolgreich bei verschiedenen Pflanzengewebekulturen – Orchideen eingeschlossen – eingesetzt werden. Die folgende Tabelle zeigt, daß fluoreszierenden Lampen durch LED Lampen erfolgreich substituiert werden können.

Rotlicht wird meistens innerhalb der vegetativen Pflanzenwachstumsphase eingesetzt. Es wurde festgestellt, dass monochromatisches Rotlicht das Frisch- und Trockengewicht von Pflanzen erhöhte. Gemäß neuesten Forschungsergebnissen kann die Orchideenvermehrung bedeutend gesteigert werden, wenn grünes LED Licht eingesetzt wird. Grünlicht stimuliert die Samenkeimung von beispielsweise „Bletilla ochracea“ und die Organogenese von zwei „Cymbidium“ Sorten. Außerdem kann Grünlicht zusammen mit Rotlicht die Neubildung von „Cymbidium“ verbessern. Andererseits hat monochromatisches Rot- oder Blaulicht nachteilige Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum. Die Embryogenese von „Doritaneopsis“ kann durch Dunkelrotlicht und Rotlicht stimuliert werden. Die Pflanzenqualität von „Oncidium“ wurde durch eine Mischung von Dunkelrot- und Rotlicht als auch Blau- und Dunkelrotlicht erhöht. Das Wachstum von „Calanthe“ Pflanzen wurde jedoch unter Dunkelrot- und Rotlicht gehemmt. Man hat herausgefunden, dass das Wachstumsverhalten von Orchideen auf Dunkelrotlicht von der Orchideensorte abhängt und dem Verhältnis von Dunkelrot zu anderen Lichtwellenlängen.