Optimierung der Photoperiode für Wachstum und Centellosid-Biosynthese in Centella asiatica unter Bedingungen der vertikalen Landwirtschaft

Warum Lichtzyklen für ein Heilkräut wichtig sind

Viele kennen Centella asiatica, auch Gotu Kola genannt, aus Hautcremes und traditionellen Mitteln zur Wundheilung und für die Durchblutung. Mit wachsender Nachfrage suchen Landwirte und Unternehmen nach Möglichkeiten, dieses empfindliche Kraut drinnen anzubauen, wo Licht, Temperatur und Wasser präzise gesteuert werden können. Diese Studie stellt eine einfache, aber wichtige Frage: Wie viele Stunden Licht und Dunkelheit pro Tag liefern die beste Kombination aus Pflanzenwachstum, medizinischen Inhaltsstoffen und Energieeinsparung, wenn Centella in gestapelten, innenliegenden Vertikalfarmen kultiviert wird?

Nach oben statt nach außen wirtschaften

In Vertikalfarmen werden Pflanzen auf Regalen unter künstlichen Lampen angebaut, was ganzjährige Ernten in Städten oder rauen Klimazonen ermöglicht. Die Lampen sind jedoch sowohl Antrieb des Wachstums als auch die Hauptkostenquelle. Zu wenig Licht lässt die Pflanzen klein bleiben; zu viel treibt die Stromrechnung in die Höhe und kann die Blätter schädigen. Die Forschenden zogen Centella asiatica vier Wochen lang unter weißen LED-Lampen bei gleicher Helligkeit, jedoch mit vier unterschiedlichen Tag-Nacht-Zyklen groß: sehr lange Tage (20 Stunden Licht, 4 Dunkel), lange Tage (16/8), gleiche Tage und Nächte (12/12) und kurze Tage (8/16). Da die Helligkeit konstant war, änderte eine Verlängerung des Tages auch die insgesamt täglich einfallende Lichtmenge.

Wachstumskompromisse bei verschiedenen Tageslängen

Das Team maß, wie groß die Pflanzen wurden—Frisch- und Trockengewicht von Trieben und Wurzeln, Blattgröße sowie Blattanzahl und kriechende Stängel (Runners). Generell wuchs Centella bei den kürzesten Tagen schlecht: Pflanzen mit nur acht Stunden Licht hatten die kleinsten Triebe, Wurzeln und Blattflächen. Mit längeren Tagen verbesserte sich das Wachstum, jedoch nicht linear. Die Triebe waren bei 12 Stunden am schwersten, bei 16 und 20 Stunden etwas leichter, was darauf hindeutet, dass mehr Licht über einen bestimmten Punkt hinaus das oberirdische Wachstum nicht weiter steigerte. Die Wurzeln verhielten sich etwas anders und waren unter dem sehr langen 20‑Stunden‑Tag am schwersten. Allerdings zeigten Pflanzen unter 16‑ und 20‑Stunden‑Tagen Stresssymptome wie dunkle Blätter, eingerollte Kanten und abgestorbene Blattspitzen—Warnzeichen, dass die Lichtdosis für eine gesunde Entwicklung zu hoch wurde.

Wirkstoffe und natürliche Abwehrstoffe

Centella wird wegen Verbindungen geschätzt, die Centelloside genannt werden—Madecassosid, Asiaticosid und deren zugehörige Säuren—sowie anderer natürlicher Chemikalien mit antioxidativer Wirkung. Die Forschenden untersuchten Blätter auf Gesamtphenole, Flavonoide und Antioxidationskraft sowie auf die vier zentralen Centelloside. Längere Tage steigerten allgemein die Werte von Phenolen, Flavonoiden und antioxidativer Aktivität, mit den höchsten Werten beim 20‑Stunden‑Tag und den niedrigsten beim 8‑Stunden‑Tag. Die Centelloside reagierten subtiler. Die zuckergebundenen Formen (Madecassosid und Asiaticosid, die in Kosmetik- und Pharmaindustrie begehrt sind) waren höher, sobald die Tageslänge 12–16 Stunden erreichte, während die Säureformen am stärksten unter dem kurzen 8‑Stunden‑Tag vorkamen. Dieses Muster legt nahe, dass mittlere bis lange Tage die Pflanzenchemie in Richtung der erwünschteren, milden Saponine lenken, während kurze Tage einen anderen Zweig des Biosynthesewegs begünstigen.

Abwägung zwischen Pflanzenwachstum und Stromkosten

Da Innenanbau auf Strom angewiesen ist, untersuchten die Autoren auch, welcher Lichtzyklus die meiste Pflanzenmasse pro Licht- und Energieeinheit liefert. Sie berechneten die Lichtnutzungseffizienz (wie viel Trockenmasse pro gegebener Lichtdosis erzeugt wird) und die Energieeffizienz (wie viel Biomasse pro elektrischer Leistungseinheit und Zeit). Während die Gesamtbiomasse tendenziell mit längeren Tagen zunahm, bot der 12‑Stunden‑Tag das beste Gesamtgleichgewicht. Bei dieser Einstellung wuchsen die Pflanzen kräftig, erzeugten ansehnliche Mengen wertvoller Centelloside und nutzten Licht und Strom effizienter als unter sehr kurzen oder sehr langen Tagen. Eine Verlängerung über 12 Stunden steigerte zwar einige antioxidative Werte weiter, ging jedoch zu Lasten sichtbaren Stresses und einer schlechteren Energieausnutzung.

Schlussfolgerung für künftige Innenkräuterfarmen

Für Anbauer, die hochwertige Centella asiatica in Vertikalfarmen produzieren möchten, weist diese Studie auf ein einfaches Ziel hin: etwa 12 Stunden Licht und 12 Stunden Dunkelheit pro Tag bei moderater weißer LED-Helligkeit. Unter diesen Bedingungen erreichen die Pflanzen eine gesunde Größe, reichern ihre Blätter mit begehrten Centellosiden an und tun dies unter effizienterer Stromnutzung als bei sowohl kürzeren als auch deutlich längeren Tagen. Anders gesagt: Bei diesem Heilkräuter liefert die gleichmäßige Aufteilung von Tag und Nacht den Sweet Spot, in dem Pflanzenwohl, Produktqualität und Energieeinsparung zusammenkommen.

Zitation: Yang, GS., Kang, IJ., Sim, HS. et al. Optimizing photoperiod for growth and centellosides biosynthesis in Centella asiatica under vertical farming conditions. Sci Rep 16, 14537 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44883-w

Schlüsselwörter: vertikale Landwirtschaft, Centella asiatica, Photoperiode, medizinische Pflanzen, LED-Beleuchtung