Perspectives for using light quality knowledge as an advanced ecophysiological weed management tool

Abstract

O atual conhecimento sobre os efeitos da qualidade da luz representa uma nova era da compreensão dos processos envolvidos na percepção e ajuste das plantas em função dos recursos disponíveis no ambiente. As consequências mais importantes da diminuição da qualidade de luz, que se relaciona principalmente com a diminuição da relação vermelho/ vermelho-extremo, que ocorrem nas interações entre culturas e plantas daninhas são o aumento da estatura e da relação parte aérea/raiz. Essas alterações são tentativas de antecipar os efeitos da concorrência futura por quantidade de luz, água ou nutrientes. Embora vários conhecimentos básicos relacionados com a qualidade da luz tenham sido desenvolvidos há muito tempo, poucas aplicações da sinalização fotomorfogênica têm sido implementadas em processos relacionados com a agricultura e, principalmente, com o manejo de plantas daninhas. Os objetivos deste trabalho foram: descrever a diminuição da qualidade da luz como um fator desencadeante da competição interespecífica; analisar como a qualidade da luz pode ser usada para predizer o início da interferência das plantas daninhas; reavaliar os períodos críticos de interferência; e discutir o potencial de desenvolvimento de cultivares mais competitivas com as plantas daninhas. O conhecimento dos fatores envolvidos na qualidade da luz pode ser utilizado para identificação de uma relação da radiação vermelho/ vermelho-distante que indique o início da competição interespecífica e possa ser usada com um nível de dano referencial, indicando quando o controle das plantas daninhas deve ser iniciado. Os efeitos da baixa qualidade de luz podem limitar o desenvolvimento das culturas, sobretudo em situações de lavouras com elevados níveis potenciais de rendimento de grãos. Nessas situações, o período crítico para controle de plantas daninhas deve ser considerado antes de se iniciarem os efeitos da limitação dos recursos de água, nutrientes e quantidade de luz, que representa o tradicional período crítico de competição. A existência de variabilidade de genótipos das culturas à qualidade da luz e a identificação de mutantes insensíveis aos efeitos da baixa qualidade da luz indicam que essa característica pode ser selecionada ou transformada para o desenvolvimento de cultivares com maior capacidade de competição com as plantas daninhas. Os conhecimentos relacionados com a qualidade da luz representam uma nova possibilidade de compreender a biologia da competição interespecífica e poderão ser utilizados no desenvolvimento de novas tecnologias para o manejo de plantas daninhas.

The current knowledge of light quality effects on plant morphogenesis and development represents a new era of understanding on how plant communities perceive and adjust to available resources. The most important consequences of light quality cues, often mediated by decreasing in red far-red ratios with respect to the spectral composition of incident sunlight radiation, affecting weed-crop interaction are the increased plant height and shoot to root ratio in anticipation of competition by light quantity, water or nutrients. Although the concepts related to light quality have been extensively studied and several basic process of this phenomenon are well known, little applications of photomorphogenic signaling currently are related to agricultural problems or weed management. The objectives of this review are to describe how light quality change can be a triggering factor of interspecific interference responses, to analyze how this phenomenon can be used to predict weed interference, to reevaluate the critical periods of interference concept, and to discuss its potential contribution towards developing more weed competitive crop varieties. Knowledge on light quality responses involved in plant sensing of interspecific competition could be used to identify red/far-red threshold values, indicating when weed control should be started. Light quality alterations by weeds can affect grain crop development mainly in high yielding fields. Unlike the traditional concept or the critical period of competition, light quality mediated interference implies that the critical period for weed control could start before the effects of direct resource (water, nutrients and available light) limitation actually occur. The variability in light quality responses among crop genotypes and the identification of mutants insensitive to light quality effects indicate that this characteristic can be selected or modified to develop cultivars with enhanced interspecific interference ability. Knowledge on light quality-elicited responses represents a new possibility to understand the underlying biology of interspecific interference, and could be used in the development of new weed management technologies.