Efecto de la aplicación de espectros de luz sobre las características agronómicas, el comportamiento fisiológico y la calidad funcional de hojas de lechuga producidas hidropónicamente

Abstract

La luz puede definirse a partir de tres variables principales: la intensidad, correspondiente a la cantidad de luz que incide sobre una superficie en un tiempo determinado y medida en micromoles por metro cuadrado por segundo (μmol m-2 s-1); el espectro, que describe la composición de colores o longitudes de onda (λ) de la fuente luminosa, expresado en nanómetros (nm); y el fotoperiodo, o número de horas de luz y oscuridad, frecuentemente expresado en horas. La luz es un factor vital para el crecimiento y desarrollo de los vegetales ya que impulsa el proceso fotosintético y la fotomorfogénesis. En la actualidad, la modificación del espectro de luz tiene un impacto sobre el crecimiento y desarrollo, así como también, en la calidad y concentración de compuestos bioactivos de las plantas producidas bajo sistemas forzados (invernadero e indoor). Sin embargo, el efecto de la variación del espectro de luz sobre las características de los vegetales depende de varios factores, tales como, la especie, cultivar, estado fenológico, periodo de cultivo en invernadero, etc. Esto trae como consecuencia que, los resultados de la literatura no puedan ser extrapolados y, por lo tanto, la investigación debe ser específica para cada especie, e incluso, para cada cultivar. En este escenario, este trabajo de tesis indaga, a través de distintos experimentos, la influencia de la modificación del espectro de luz sobre las características fisiológicas, agronómicas, actividad antioxidante y expresión diferencial de genes asociados a la formación de compuestos fenólicos en plantas de lechuga cultivadas en distintos periodos del año. Contextualizando, el capítulo 1 abordó el efecto de la suplementación de diferentes espectros de luz LED sobre la germinación, las características agronómicas y la concentración de pigmentos en plántulas de lechuga verde ‘Levistro’ y lechuga roja ‘Carmolí’ cultivadas en cámara de crecimiento y el efecto subsecuente sobre las plantas jóvenes cultivadas en invernadero bajo luz ambiente. El experimento consistió en tres ensayos. En el primer ensayo se evaluó el efecto de distintos espectros de luz LED cuya relación Azul (A):Verde (V):Rojo (R):Rojo lejano (RL) (A:V:R:RL) y relación Rojo:Azul (R:A) fueron: 100:0:0:0 y 0:1 (luz azul (A)); 52:27:21:0 y 0,4:1 (luz mixta 1 (AVR1)); 29:53:17:1 y 0,6:1 (luz mixta 2 (AVR2)) y 0:0:100:0 y R:A = 1:0 (luz roja (R)) a baja radiación fotosintéticamente activa (RFA) (55 μmol m-2 s-1 y 12 h de luz) y oscuridad (control) sobre la germinación de los cultivares de lechuga mencionados anteriormente en una cámara de crecimiento con temperatura controlada (20 ± 1,2°C). En el ensayo 2, se evaluó el efecto de las mismas condiciones de luz y crecimiento del primer ensayo sobre las características agronómicas y la concentración de pigmentos de las plántulas de ambos cultivares en comparación con la luz ambiente (control, 29:16:29:26, R:A = 1:1, 451 ± 66 μmol m-2 s-1). En el tercer ensayo, las plántulas desarrolladas bajo los diferentes espectros de luz en cámara de crecimiento fueron trasplantadas a un sistema hidropónico en el invernadero para evaluar el efecto posterior sobre el crecimiento de lechugas jóvenes. Como resultado se obtuvo que los cultivares responden diferente a los espectros de luz. De esta forma en ‘Levistro’, la luz R redujo el porcentaje de germinación, mientras que A y AVR1 aceleraron la germinación y aumentaron el número de semillas germinadas. Mientras que, R retrasó la germinación y disminuyó el número de semillas germinadas respecto a la oscuridad en ‘Carmolí’. El peso fresco (PF) de las plántulas aumentó bajo AVR2 y R, lo que coincidió con el mayor número y longitud de las hojas. Tras el trasplante, el PF fue mayor bajo AVR2 y A, coincidiendo con el mayor número de hojas. A y AVR1 aumentaron el porcentaje de peso seco (PPS) de las plántulas, pero no hubo diferencias significativas después del trasplante. En relación con la concentración de clorofila (CHL) a y b, aumentaron bajo AVR2 en ambos cultivares de lechuga; sin embargo, la relación CHL a/b fue más alta bajo AVR1 en las plántulas de 'Levistro' y A en plántulas de 'Carmolí', tras el trasplante fue mayor bajo A en las plantas de 'Levistro' y R en plantas de 'Carmolí'. La concentración de antocianinas (ANT) de las plántulas de 'Carmolí' fue mayor bajo A y AVR1, pero aumentó significativamente bajo el control en luz ambiente. La modificación del espectro a baja intensidad afecta significativamente el proceso de germinación y el crecimiento de las plántulas de lechuga, aunque las diferencias dependen del cultivar. Las luces con un alto componente azul afectan positivamente al proceso de germinación, acelerándolo y aumentando las semillas germinadas por día. Además, las luces de alto componente azul mejoraron el PPS, la relación CHL a/b y la concentración de ANT en las plántulas de lechuga. Además, la luz de amplio espectro como la AVR2 afecta positivamente al PF de las plántulas y, junto con la luz azul, incrementaron el PF en aproximadamente un 18% en la lechuga joven cultivada en condiciones de luz ambiente. El capítulo 2 indagó el impacto del enriquecimiento de la luz ambiente del invernadero con distintos espectros de luz LED sobre las características agronómicas y la actividad antioxidante de las plantas jóvenes de lechuga 'Lavinia' en diferentes periodos de crecimiento. Los tratamientos de luz LED fueron: Azul (A), Blanco-r (Br), Blanco-R (BR), Rojo (R) y Blanco (B, como control). Así, el enriquecimiento de la luz ambiente con cada una de las luces LED rindió los siguientes espectros cuya relación A:V:R:RL y la relación R:A fueron, respectivamente: 50:20:20:105 y 0,4:1; 25:30:40:5 y 1,6:1; 15:15:63:7 y 4,2:1; 10:10:75:5 y 7,5:1 y 30:45:20:5 y 0,7:1. El enriquecimiento de la luz ambiente con las luces LED de distintos espectros se aplicaron durante 14 días a principios de otoño, a finales de otoño y en invierno. A principios de otoño, a finales de otoño y en invierno, la radiación fotosintéticamente activa bajo los tratamientos de luz estuvo entre 361 y 495, 222 y 304, y 297 y 407 μmol m-2 s-1, respectivamente. A principios de otoño las plantas de lechuga aumentaron el PF en comparación con el otoño tardío y el invierno, debido al mayor número de hojas. A principios de otoño, sólo la lechuga bajo R tuvo un peso inferior. En general, Br (25:30:40:5 y 1,6:1) y BR (15:15:63:7 y 4,2:1) aumentaron significativamente el porcentaje de peso seco (PPS) respecto al control independiente del periodo de crecimiento. La concentración de fenoles totales (CFT) y la capacidad antioxidante (CA) fueron mayores a principios de otoño, seguidos por los de invierno y finales de otoño. El espectro bajo R (10:10:75:5 y 7,5:1) disminuyó el CFT y la CA en todos los periodos de crecimiento. Este estudio mostró que la calidad de las plantas de lechuga 'Lavinia' cultivadas a principios de otoño mejoró el PPS bajo los espectros que poseían una relación R:A entre 1,6 (Br, 25:30:40:5) y 4,2 (BR, 15:15:63:7). Por otro lado, un mayor componente rojo disminuyó la actividad antioxidante. Finalmente, la mayoría de las variables responden a la interacción de la luz con el periodo de crecimiento; por lo tanto, no se puede considerar el efecto de la luz o el periodo de crecimiento por separado. El capítulo 3 evaluó el efecto del enriquecimiento de la luz ambiente con distintos espectros de luz LED sobre la fisiología, características agronómicas, propiedades antioxidantes y la expresión diferencial de genes asociados a la formación de fenilpropanoides en dos estados fenológicos de plantas de lechuga 'Levistro' (jóvenes y maduras) cultivadas en invernadero. Esta investigación consistió en dos experimentos. En el experimento 1 (E1) la luz ambiente del invernadero fue enriquecida con diferentes espectros de luz LED por 14 días de manera de obtener a cosecha plantas de lechuga 'Levistro' jóvenes. Mientras que, en el experimento 2 (E2) la luz ambiente del invernadero fue enriquecida con los mismos espectros de luz LED del E1 por 28 días de manera de obtener a cosecha plantas de lechuga 'Levistro' maduras. Cada experimento fue repetido una vez en el tiempo, obteniéndose dos periodos de cultivo para cada experimento. Los tratamientos de luz LED fueron Azul (A), Blanco (B, testigo), azul-rojo (AR) y Rojo (R). Como control se consideró la luz ambiente del invernadero. Así, el enriquecimiento de la luz ambiente con cada una de las luces LED rindió, para el E1, los siguientes espectros cuya relación A:V:R:RL y la relación R:A fueron, respectivamente: 60:16:16:8 y 0,3:1; 28:42:22:8 y 0,8:1; 31:20:40:9 y 1,3:1; 15:20:57:8 y 3,8:1. Mientras que, el espectro (A:V:R:RL) y la relación R:A para el control del E1 fue 26:30:30:14 y 1,2:1, respectivamente. Para el E2, los espectros (A:V:R:RL) y la relación R:A fueron, respectivamente: 62:15:15:8 y 0,2:1; 30:39:23:8 y 0,8:1; 31:19:41:9 y 1,3:1; 15:17:60:8 y 4,0:1. Mientras que, el espectro (A:V:R:RL) y R:A para el control del E2 fue 26:31:30:13 y 1,2:1, respectivamente. La RFA alcanzada bajo las lámparas LED, en ambos experimentos, fue entre 300 y 350 μmoles m-2 s-1 con un fotoperiodo de 12 h luz. Mientras que, la RFA alcanzada bajo el control, en el E1 para ambos periodos de crecimiento, fue de 750 μmoles m-2 s-1 aproximadamente, y en el E2 alcanzó para el primer periodo y segundo periodo de crecimiento 702 y 510 μmoles m-2 s-1, respectivamente. Los resultados obtenidos en el E1 mostraron que la asimilación de CO2 fue mayor bajo el control en luz ambiente (25:30:31:14; R:A 1,2:1) en ambos periodos de crecimiento. Sin embargo, esto no se tradujo en un mayor PF y PPS en las plantas jóvenes de lechuga 'Levistro', a pesar de la mayor RFA bajo el control, que fue aproximadamente el doble de la alcanzada bajo los tratamientos de enriquecimiento con luz LED. Además, entre el testigo (B, blanca) y el resto de los tratamientos de enriquecimiento con luz LED no se observaron diferencias significativas para las características agronómicas (PF, PPS, número de hojas) y la actividad antioxidante (CFT y CA). El índice relativo de la concentración de clorofila aumentó, en ambos periodos de crecimiento, a medida que las plantas crecieron sin haber diferencias significativas entre los tratamientos de enriquecimiento y el control en luz ambiente. Por otro lado, en ambas estaciones de crecimiento, la concentración de ácido clorogénico fue mayor bajo el tratamiento de enriquecimiento con luz AR (primer periodo de crecimiento: 31:20:40:9 y 1,3:1; segundo periodo de crecimiento: 31:19:41:9 y 1,3:1) en comparación al testigo (B, blanca) y el control en luz ambiente. Mientras que, la concentración de quercetina fue significativamente mayor bajo el testigo (B, blanca) y el tratamiento de enriquecimiento con luz LED AR (primer periodo de crecimiento: 31:20:40:9 y 1,3:1; segundo periodo de crecimiento: 31:19:41:9 y 1,3:1) con respecto al control en luz ambiente (R:A 1,2:1). Estos resultaron coincidieron con la mayor expresión relativa de los genes de las enzimas cumarato 3-hidroxilasa (C3H) y flavonol sintasa (FLS), precursoras del ácido clorogénico y quercetina, respectivamente. Los resultados del E2 mostraron que la asimilación de CO2 varió con el día de evaluación. En general, el control en luz ambiente incrementó la asimilación de CO2 frente a los tratamientos de enriquecimiento con luces LED en los distintos días de evaluación. Sin embargo, las diferencias en la asimilación de CO2 no promovieron un mayor PF y PPS en las plantas de lechuga madura bajo el control en luz ambiente, en comparación con las plantas bajo los distintos ratamientos de enriquecimiento con luz LED, a pesar de que la RFA bajo el control en luz ambiente fue casi el doble de la alcanzada en los tratamientos de enriquecimiento con luz LED. De manera similar a lo observado en el E1, entre el testigo (B, blanca) y el resto de los tratamientos de enriquecimiento con luz LED no se notaron diferencias significativas para las características agronómicas (PF, PPS, número de hojas) y la actividad antioxidante (CFT y CA). Además, el índice relativo de la concentración de clorofila aumentó, en ambos periodos de crecimiento, a medida que las plantas crecían sin haber diferencias significativas entre los tratamientos de enriquecimiento y el control en luz ambiente. Por otro lado, la concentración de los ácidos clorogénico y chicórico aumentó bajo el tratamiento de enriquecimiento con luz LED azul (primer periodo de crecimiento: 47:22:21:10 y 0,5:1; segundo periodo de crecimiento: 50:20:20:10 y 0,4:1) y AR (primer periodo de crecimiento: 33:15:44:8 y 1,3:1; segundo periodo de crecimiento: 29:21:42:8 y 1,5:1) en comparación al control en luz ambiente (R:A 1,2:1). Este resultado fue consistente con la mayor expresión relativa del gen de la enzima cumarato 3-hidroxilasa bajo el tratamiento de enriquecimiento con la luz LED AR. En cuanto a la concentración de quercetina, los resultados no fueron consistentes entre los periodos de crecimiento. En el primer periodo de crecimiento, el control en luz ambiente (25:30:31:14 y 1,2:1) aumentó significativamente la concentración de quercetina total solo frente al tratamiento de enriquecimiento con luz LED R (16:16:60:8 y 3,8:1). Mientras que, en el segundo periodo de crecimiento, no se observaron diferencias significativas entre el control en luz ambiente (25:30:30:15 y 1,2:1), el testigo (luz LED blanca, 29:37:25:93 y 0,9:1) y el resto de los tratamientos de enriquecimiento con luz LED. A nivel de significancia biológica (considerando el cambio de una vez en la expresión relativa de genes), la expresión relativa del gen FLS no mostró diferencias bajo el control, el testigo (B, blanca) y los tratamientos de enriquecimiento con luz LED en ambos periodos de evaluación. A la luz de los resultados, la variación del espectro de luz en condiciones de invernadero modificó el perfil fenólico y la expresión de genes de enzimas asociadas a la formación de polifenoles de la lechuga 'Levistro', siendo el enriquecimiento de la luz ambiente con luz LED AR (relación R:A entre 1,3:1 y 1,5:1) la más efectiva en promover positivamente y de manera consistente la concentración de ácidos fenólicos, especialmente la del ácido clorogénico a través de la expresión relativa significativa del gen asociado a la enzima cumarato 3 hidroxilasa (C3H). Mientras que, el testigo (B, blanca) y luz AR (relación R:A entre 0,8:1 y 1,3:1) aumentó la concentración del principal flavonoide encontrado en lechuga 'Levistro', quercetina, durante la aplicación por 14 días. Por otro lado, las características agronómicas, fisiológicas y la actividad antioxidante de las plantas de lechuga 'Levistro' jóvenes y maduras en invernadero fueron similares entre los distintos tratamientos de enriquecimiento de luz, el testigo en luz blanca y el control en luz ambiente, indicando que una RFA equivalente a la mitad de lo observado en la luz ambiente (300-350 μmoles m-2 s-1) es adecuada y suficiente para el óptimo crecimiento y desarrollo de las plantas jóvenes y maduras de lechuga 'Levistro'. Lo anterior permite asumir un ahorro energético significativo para la producción de lechuga con miras a un cultivo en cámaras totalmente controladas.

Light can be defined from three main variables: intensity, which can be understood as the amount of light incident on a surface in a given time, measured in micromoles per square meter per second (μmol m-2 s-1); spectrum, which describes the color or wavelength composition (λ) of the light source, expressed in nanometers (nm); and photoperiod, or number of hours of light and darkness, often expressed in hours. Light is a vital factor for plant growth and development as it drives the photosynthetic process and photomorphogenesis. Currently, modification of the light spectrum has an impact on growth and development, as well as on the quality and concentration of bioactive compounds in plants produced under forced systems (indoor and greenhouse). However, the effect of light spectrum variation on plant characteristics depends on several factors, such as the species, cultivar, phenological stage, greenhouse cultivation period, etc. Consequently, literature results cannot be extrapolated and, therefore, research must be specific for each plant species and even for each cultivar. In this scenario, this thesis work investigates, through different experiments, the influence of the modification of the light spectrum on the physiological and agronomic characteristics, antioxidant activity and differential expression of genes associated with the formation of phenolic compounds in lettuce plants grown in different periods of the year. Contextualizing, chapter 1 addressed the effect of supplementation of different LED light spectra on germination, agronomic characteristics and pigment concentration in 'Levistro' green lettuce and 'Carmoli' red lettuce seedlings grown in growth chamber and the subsequent effect on young plants grown in greenhouse under ambient light alone and derived from seedlings grown in growth chamber. The experiment consisted of three trials. In the first trial, the effect of different LED light spectra whose Blue (B):Green (G):Red (R):Far Red (FR) ratio (B:G:R:FR) and Red:Blue (R:B) ratio were: 100:0:0:0:0 and 0:1 (blue light (B)); 52:27:21:0 and 0.4:1 (mixed light 1 (BGR1)); 29:53:17:1 and 0.6:1 (mixed light 2 (BGR2)), and 0:0:100:0 and 1:0 (red (R)) at low photosynthetically active radiation (PAR) (55 μmol m-2 s-1 and 12 h light) and darkness (control) on germination of the above lettuce cultivars in a temperature-controlled growth chamber (20 ± 1.2°C). In trial 2, the effect of the same light and growth conditions of the first trial on the agronomic characteristics and pigment content of seedlings of both lettuce cultivars was evaluated in comparison with ambient light (control, 29:16:29:26, R:A = 1:1, 451 ± 66 μmol m-2 s-1). In the third trial, seedlings developed under the different light spectra in growth chamber were transplanted to a hydroponic system in the greenhouse to evaluate the subsequent effect on the growth of young lettuce. As a result, it was found that cultivars respond differently to light spectra. Thus, in 'Levistro', R light reduced the germination percentage, while A and BGR1 accelerated germination and increased the number of germinated seeds. Whereas R delayed germination and decreased the number of germinated seeds relative to dark in 'Carmoli'. Seedling fresh weight (FW) increased under BGR2 and R, which coincided with increased leaf number and length. After transplanting, FP was higher under BGR2 and A, coinciding with the highest number of leaves. A and BGR1 increased the dry weight percent (DWP) of seedlings, but there were no significant differences after transplanting. In relation to chlorophyll concentration (CHL) a and b increased under BGR2 in both lettuce cultivars; however, the CHL a/b ratio was higher under BGR1 in 'Levistro' seedlings and A in 'Carmoli' seedlings, after transplanting it was higher under A in 'Levistro' plants and R in 'Carmoli' plants. The anthocyanin concentration (ANT) of 'Carmoli' seedlings was higher under A and BGR1, but significantly increased under ambient light control. Spectrum modification at low intensity significantly affects the germination process and growth of lettuce seedlings, although the differences depend on the cultivar. High blue component lights positively affect the germination process, accelerating it and increasing the number of germinated seeds per day. In addition, high blue component lights improved DWP, CHL a/b ratio and ANT concentration in lettuce seedlings. In addition, broad-spectrum light such as BGR2 positively affects seedling FW and, together with blue light, increased FW by approximately 18% in young lettuce grown under ambient light conditions. Chapter 2 investigated the impact of greenhouse ambient light enrichment with different LED light spectra on the agronomic characteristics and antioxidant activity of young 'Lavinia' lettuce plants at different growth periods. The LED light treatments were: Blue (B), White-r (Wr), White-R (WR), Red (R) and White (W, as control). Thus, the enrichment of ambient light with each of the LED lights yielded the following spectra whose B:G:R:FR ratio and R:B ratio were, respectively: 50:20:20:20:105 and 0.4:1; 25:30:40:5 and 1.6:1; 15:15:63:7 and 4.2:1; 10:10:75:5 and 7.5:1 and 30:45:20:5 and 0.7:1. Ambient light enrichment with LED lights of different spectra was applied in early autumn, late autumn and winter for 14 days. In early autumn, late autumn and winter, photosynthetically active radiation under the light treatments was between 361 and 495, 222 and 304, and 297 and 407 μmol m-2 s-1, respectively. In early autumn lettuce plants increased FW compared to late autumn and winter, due to the higher number of leaves. In early autumn, only lettuce under R (10:10:75:5 and 7.5:1) had a lower weight. Overall, Wr (25:30:40:5 and 1,6:1) and WR (15:15:63:7 and 4,2:1) significantly increased DWP relative to the control independent of growth period. Total phenol concentration (TPC) and antioxidant capacity (AC) were highest in early fall, followed by winter and late fall. The spectrum under R (10:10:75:5 and 7.5:1) decreased TPC and AC in all growth periods. This study showed that the quality of 'Lavinia' lettuce plants grown in early autumn improved DWP under spectra possessing an R:A ratio between 1.6 (Wr, 25:30:40:5) and 4,2 (WR, 15:15:63:7) and 4.2. On the other hand, a higher red component decreased antioxidant activity. Finally, most of the variables respond to the interaction of light with growing season; therefore, the effect of light or growing season cannot be considered separately. Chapter 3 evaluated the effect of ambient light enrichment with different LED light spectra on the physiology, agronomic characteristics, antioxidant properties and differential expression of genes associated with phenylpropanoid formation in two phenological stages of 'Levistro' lettuce plants (young and mature) grown in greenhouses. This research consisted of two experiments. In experiment 1 (E1) the ambient greenhouse light was enriched with different LED light spectra for 14 days to harvest young 'Levistro' lettuce plants. While, in experiment 2 (E2) the greenhouse ambient light was enriched with the same LED light spectra of E1 for 28 days to obtain mature 'Levistro' lettuce plants at harvest. Each experiment was repeated once in time, resulting in two growing periods for each experiment. The LED light treatments were blue (B), white (W, internal control), blue-red (BR) and red (R). The ambient light of the greenhouse was considered as a control. Thus, the enrichment of the ambient light with each of the LED lights yielded, for E1, the following spectra whose B:G:R:FR ratio and R:B ratio were, respectively: 60:16:16:16:8 and 0.3:1; 28:42:22:8 and 0.8:1; 31:20:40:9 and 1.3:1; 15:20:57:8 and 3.8:1. Whereas, the spectrum (B:G:R:FR) and R:A ratio for the E1 control was 26:30:30:14 and 1.2:1, respectively. For E2, the spectra (B:G:R:FR) and R:B ratio were, respectively: 62:15:15:15:8 and 0.2:1; 30:39:23:8 and 0.8:1; 31:19:41:9 and 1.3:1; 15:17:60:8 and 4.0:1. Whereas, the spectrum (B:G:R:FR) and R:A of the control, in E2, were 26:31:30:13 and 1.2:1, respectively. The PAR achieved under LED lamps, in both experiments, was between 300 and 350 μmoles m-2 s-1 approximately with a photoperiod of 12 h light. While, the PAR achieved under the control, in E1 for both growth periods, was 750 μmoles m-2 s-1 approximately, and in E2 it reached for the first and second growth periods 702 and 510 μmoles m-2 s-1, respectively. The results obtained in E1 showed that CO2 assimilation was higher under ambient light control (25:30:31:14; R:A 1.2:1) in both growth periods. However, this did not translate into higher FW and DWP in young 'Levistro' lettuce plants, despite the higher PAR under the control, which was approximately twice that achieved under the LED light enrichment treatments. In addition, between the internal control (W, white) and the rest of the LED enrichment treatments, no significant differences were observed for agronomic characteristics (FW, DWP, leaves number) and antioxidant activity (TPC, and AC). The relative index of chlorophyll concentration increased, in both growing seasons, as plants grew with no significant differences between the enrichment treatments and the ambient light control. On the other hand, in both growing seasons, chlorogenic acid concentration was higher under the AR light enrichment treatment (first growing period: 31:20:40:9 and 1.3:1; second growing period: 31:19:41:9 and 1.3:1) compared to the internal control (W, white) and the ambient light control. While, quercetin concentration was significantly higher under the internal control (B, white) and LED AR light enrichment treatment (first growth period: 31:20:40:9 and 1.3:1; second growth period: 31:19:41:9 and 1.3:1) with respect to the ambient light control (R:A 1.2:1). These results coincided with the higher relative gene expression of the enzymes coumarate 3-hydroxylase (C3H) and flavonol synthase (FLS), precursors of chlorogenic acid and quercetin, respectively. E2 results showed that CO2 assimilation varied with the day of evaluation. In general, the ambient light control increased CO2 assimilation versus the LED enrichment treatments on the different evaluation days. However, differences in CO2 assimilation did not promote higher FW and DWP in mature 'Levistro' lettuce plants under ambient light control compared to plants under the different LED enrichment treatments, even though PAR under ambient light control was almost twice that achieved in LED enrichment treatments. Similar to what was observed in E1, no significant differences were observed between the internal control (W, white) and the rest of the LED enrichment treatments for agronomic characteristics (FW, DWP, leaves number) and antioxidant activity (TPC and AC). In addition, the relative index of chlorophyll concentration increased, in both growth periods, as plants grew with no significant differences between the enrichment treatments and the ambient light control. On the other hand, the concentration of chlorogenic and chicoric acids increased under enrichment treatment with blue LED light (first growth period: 47:22:21:10 and 0.5:1; second growth period: 50:20:20:10 and 0.4:1) and AR (first growth period: 33:15:44:8 and 1.3:1; second growth period: 29:21:42:8 and 1.5:1) compared to the control in ambient light (R:A 1.2:1). This result was consistent with the higher relative expression of the coumarate 3-hydroxylase enzyme gene under the enrichment treatment with LED AR light. As for quercetin concentration, the results were not consistent between growth periods. In the first growth period, the ambient light control (25:30:31:14 and 1.2:1) significantly increased total quercetin concentration versus the LED R light enrichment treatment (16:16:60:8 and 3.8:1). While, in the second growth period, no significant differences were observed between the control in ambient light (25:30:30:30:15 and 1.2:1), the internal control (white LED light, 29:37:25:93 and 0.9:1) and the rest of the LED light enrichment treatments. At the level of biological significance (considering the one-fold change in relative gene expression), the relative expression of the FLS gene showed no differences under the ambient light control, internal control (W, white) and LED light enrichment treatments in both evaluation periods. In light of the results, varying the light spectrum under greenhouse conditions modified the phenolic profile and gene expression of enzymes associated with polyphenol formation of 'Levistro' lettuce, with ambient light enrichment with LED AR light (R:B ratio 1.3:1 and 1.5:1) being the most effective in positively and consistently promoting phenolic acid concentration, especially that of chlorogenic acid through significant relative expression of the gene associated with the enzyme coumarate 3 hydroxylase (C3H). Whereas the internal control (W, white) and AR light (R:A ratio between 0.8:1 and 1.3:1) increased the concentration of the main flavonoid found in young 'Levistro' lettuce plant, quercetin, during application for 14 days. On the other hand, the agronomic and physiological characteristics and the antioxidant activity of young and mature 'Levistro' lettuce plants in the greenhouse were similar between the different light enrichment treatments, the internal control and the ambient light control, indicating that an PAR equivalent to half of that observed in ambient light (300-350 μmoles m-2 s-1) is adequate and sufficient for the optimal growth and development of young and mature 'Levistro' lettuce plants. This allows us to assume significant energy savings for lettuce production with a view to cultivation in fully controlled chambers.