Fitotron - historia upraw indoor

Historia fitotronu sięga lat 40. XX wieku, kiedy to holenderski botanik Fritz Went stworzył pierwszą tego typu instalację w Pasadenie (Kalifornia) w 1949 roku. Pionierska praca Went'a zaowocowała narzędziem, które od tamtej pory odegrało kluczową rolę w badaniach nad wzrostem i rozwojem roślin.

Jednym z fascynujących aspektów zastosowania fitotronu jest jego wpływ na rozwój technik uprawy indoor, w szczególności konopi. Laboratoria te stały się areną dla innowacji, gdzie naukowcy mogą eksperymentować z różnymi warunkami środowiskowymi, reprodukując nawet ekstremalne warunki klimatyczne, co ma zasadnicze znaczenie dla produkcji roślin w kontrolowanych warunkach.

Konopie indyjskie stanowią niezaprzeczalnie jedną z najczęściej uprawianych roślin w kontrolowanych warunkach. Ich uprawa jest wymagająca, preferują słoneczny klimat, co sprawia, że w wielu regionach, takich jak Holandia czy Kanada, uprawa indoor staje się niezbędnym rozwiązaniem dla uzyskania wysokiej jakości produktów zawierających bogactwo terpenów i kannabinoidów.

Rozwój uprawy indoor konopi indyjskich w Europie datuje się na lata 80. i 90. XX wieku, kiedy to zaczęły pojawiać się pierwsze seedbanki i growshopy.

Historia upraw przy sztucznym oświetleniu

Historia uprawy przy sztucznym oświetleniu sięga już końca XIX wieku, gdy francuski botanik Gaston Bonnier przeprowadzał eksperymenty z uprawą roślin przy użyciu lamp żarowych. Był to pionierski krok w wykorzystaniu sztucznego światła do wsparcia wzrostu roślin.

Jednak przełomowe wydarzeniem w tej dziedzinie nastąpiło w 1949 roku, kiedy to holenderski botanik Fritz Went zbudował pierwszy fitotron w Pasadenie. Fitotron, nawiązujący nazwą do cyklotronu akceleratora cząstek, stał się zaawansowanym technologicznie narzędziem do uprawy roślin. Składał się z jednego lub wielu zamkniętych pomieszczeń, umożliwiając naukowcom precyzyjne odtworzenie różnych klimatów i warunków środowiskowych.

Dzięki fitotronowi badacze mogli kontrolować takie czynniki jak temperatura, wilgotność, światło itp., co pozwoliło im prowadzić eksperymenty nad wzrostem i adaptacją roślin w różnych warunkach. Ten przełom w technologii uprawy roślin za pomocą sztucznego oświetlenia otworzył drogę do dalszych badań nad uprawą indoor, w tym także konopi.

W 1960 roku we Francji, w miejscowości Gif-sur-Yvette w departamencie Essonne, powstała jedna z najnowocześniejszych instalacji tego typu. Artykuł opublikowany w gazecie Le Monde w 1959 roku relacjonuje wizytę Louisa Jacquinota, ministra ds. badań naukowych, w laboratoriach Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS), gdzie fitotron był już na etapie eksperymentalnym.

Fitotron prowadzony przez profesora Chouarda zatrudniał imponującą liczbę 80 osób, co świadczyło o skali i zaawansowaniu prowadzonych tam badań. W ramach tych eksperymentów naukowcy badali różne gatunki roślin, w tym zboża, fasolę, groch, pomidory i truskawki. Dzięki zaawansowanej technologii fitotronu możliwe było precyzyjne odtworzenie najbardziej ekstremalnych klimatów.

W ramach prowadzonych badań naukowcy skupiali się również na analizie kwasu giberelinowego (GA3), który okazał się być istotny w procesie odwracania płci roślin oraz w uzyskiwaniu feminizowanych nasion konopi. To kolejny przykład wykorzystania zaawansowanych technologii fitotronu do eksperymentów związanych z hodowlą roślin i ich adaptacją do różnych warunków środowiskowych.

Ostateczna wersja fitotronu składała się z 12 pomieszczeń wyposażonych w sztuczne oświetlenie oraz 8 pomieszczeń z naturalnym światłem słonecznym. Każde z tych pomieszczeń miało wymiary 3,30 na 8,80 metra i było wyposażone w imponującą liczbę 256 lamp fluorescencyjnych o mocy 125 watów oraz 660 lamp żarowych o mocy 15 watów, które dostarczały dodatkowe czerwone światło, istotne dla procesu fotosyntezy. Dodatkowo, technologia fitotronu pozwalała na precyzyjną regulację temperatury w zakresie od 15°C do 45°C oraz poziomu wilgotności, co umożliwiało dostosowanie warunków wzrostu roślin minuta po minucie.

Z ciekawostek można dodać, że system klimatyzacji fitotronu był używany na słynnym statku SS France.

W 1986 roku w fitotronie w Gif-sur-Yvette przeprowadzono istotne badania naukowe dotyczące rozmnażania wegetatywnego in vitro konopi włóknistych oraz jego zastosowania w ochronie wybranych klonów.

Badania obejmowały:

„Sadzonki ogrodnicze z kilku klonów z roślin matecznych, kontrole wzrostu i rozwoju w funkcji reżimów termicznych i fotoperiodycznych, mikrorozmnażanie in vitro (proliferacja, wydłużanie i ryzogeneza) z zachowaniem dziedzictwa genetycznego roślin, aklimatyzacja w szklarni, systematyczne badania analityczne".

W warunkach fitotronowych prowadzono uprawę 90 roślin, korzystając z specjalnie przygotowanej pożywki fitotronowej.

Przetestowano kilka temperatur i fotoperiodów:

„Naprzemienne temperatury 22°C dzień/17°C noc sprzyjają rozwojowi morfologicznemu i chemicznemu konopi włóknistych. Porównywalne wyniki uzyskano już dla konopi typu narkotycznego (Braut-Boucher, 1978). Pędy końcowe i pachowe zostały pobrane z 6-tygodniowych roślin matecznych do hodowli in vitro”.

Według naukowców, technika rozmnażania in vitro może stanowić rozwiązanie dla wielu problemów związanych z hodowlą roślin, m.in. utrzymaniem eksplantatów, indukowaniem podziału komórek i rozmnażaniem roślin, przechowywaniem dużych ilości mikroroślin na niewielkich obszarach, selekcją roślin wolnych od wirusów oraz umożliwianiem uprawy przez cały rok, niezależnie od warunków zewnętrznych.

Obecnie we Francji istnieje kilka instalacji fitotronowych. W 2018 roku na terenie Narodowego Instytutu Badawczego Rolnictwa, Żywności i Środowiska (INRAE) w Awinionie zainstalowano dwa ogniwa fitotroniczne o łącznej powierzchni 13,5 m². Jednakże, szczególnie interesujące są te znajdujące się w posiadaniu Centrum Międzynarodowej Współpracy Badawczej w dziedzinie agronomii na rzecz rozwoju (CIRAD). Instytucja ta dysponuje dwoma zaawansowanymi technologicznie fitotronami w Montpellier, które mają za zadanie odtworzyć klimat przyszłości.

Fitotron w Polsce

W Polsce również mamy jeden fitotron. Został on zbudowany w latach 1966-1972 dzięki wysiłkom Wyższej Szkoły Rolniczej (przemianowanej następnie na Akademię Rolniczą i później Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie) oraz Polskiej Akademii Nauk, której ówczesny Zakład Fizjologii Roślin, a obecny Instytut Fizjologii Roślin ma swoją siedzibę w tym miejscu. Inicjatorem powstania jedynego takiego w Polsce laboratorium był nieżyjący już prof. Adam Markowski. W latach 50. XX wieku uzyskał on dotację w wysokości 25 tys. dolarów z Fundacji Rockefellera na realizację inwestycji. Dzięki dodatkowym środkom przekazanym przez władze PAN (3 mln zł i 100 tys. zł dewizowych) udało się sfinalizować powstanie i wyposażenie tego zaplecza badawczego.

Uczelnia oraz Ministerstwo Nauki i Oświaty nie były w stanie sfinansować z własnych środków tej inwestycji. Powstałe laboratorium dawało możliwość wykonywania badań na roślinach w kontrolowanych warunkach termicznych, świetlnych i wilgotnościowych. Powierzchnia komór izolowanych od warunków zewnętrznych oraz szklarni, w których można było prowadzić uprawę tysięcy roślin, wyróżniała to miejsce od innych placówek naukowych. Tego typu instytucja w tamtych czasach istniała w Europie tylko w Wageningen w Holandii i w Kijowie oraz wcześniej wspomnianej Francji.

Pracownicy Akademii Rolniczej oraz Zakładu Fizjologii Roślin PAN stworzyli zespół naukowców, zgłębiających fizjologiczne i biochemiczne procesy plonowania roślin uprawnych. Badacze nawiązywali też współpracę z naukowcami m.in. z Niemiec, Czechosłowacji, Węgier, Związku Radzieckiego, Szwecji oraz z licznymi polskimi ośrodkami naukowymi.

Materiał filmowy przedstawiający fitotron w Gif-sur-Yvette

Przeczytaj na Soft Secrets także o:

Degeneracja klonalna

Różnorodność roślin ma znaczenie. Jak powstrzymać erozję genetyczną?

Jean-Baptiste de Lamarck i konopie indyjskie