Efekty fotoperiodyzmu dla rozwoju roślin: Garner i Allard (1920)

Efekty fotoperiodyzmu dla rozwoju roślin: Garner i Allard (1920)!

Efekt fotoperiody lub dzienny czas godzin świetlnych (i ciemnych okresów) na wzrost i rozwój roślin, zwłaszcza kwitnienie, nazywamy fotoperioryzmem. Fotoperioryzm został po raz pierwszy zbadany przez Garnera i Allarda (1920).

Zauważyli, że odmiany tytoniu "Maryland Mammoth" można rozkwitać w lecie, redukując godziny świetlne ze sztucznym przyciemnieniem. Można go było pozostać wegetatywnym w zimie, zapewniając dodatkowe światło.

Na podstawie fotoperiodycznej odpowiedzi na kwitnienie rośliny zostały podzielone na następujące kategorie:

(a) Zakłady krótkoterminowe (SDP):

Kwitną, gdy fotoperiod lub długość dnia jest poniżej krytycznego okresu. Większość zimowych roślin kwitnących należy do tej kategorii, np. Xanthium (Cocklebur), Chrysanthemum Cosmos bipinnatus, Aster, Dahlia, ryż, trzcina cukrowa, truskawka, ziemniak, tytoń, odmiany soi.

(b) Rośliny wieloletnie (LDP):

Rośliny te kwitną, gdy otrzymają długie fotoperiody lub godziny światła, które są powyżej krytycznej długości, np., Henbane (Hyoscyamus niger), pszenica, owies, burak cukrowy, szpinak (Spinacea oleracea), rzodkiewka, sałata.

(c) Rośliny o krótkich dniach (S-LDP):

Rośliny wymagają krótkich fotoperiodów do zapoczątkowania kwiatów i długich fotoperiodów do kwitnienia.

Zwykle kwitną wiosną i latem, np. "Campanula medium", "Ryś".

(d) Rośliny o długich krótkich dniach:

(L-SDP). Rośliny wymagają długich fotoperiodów do zapoczątkowania kwiatów i krótkich fotoperiodów do kwitnienia. Rośliny kwitną między latem a jesienią, np. Bryophylum, Cestrum.

(e) zakłady pośrednie (IP):

Rośliny kwitną w określonym zakresie godzin świetlnych. Kwitnienie nie odbywa się powyżej i poniżej tego zakresu, np. Dzika fasola.

(f) Dzień Naturalne lub Nieokreślone Rośliny (DNP):

Rośliny mogą kwitnąć przez cały rok, np. Pomidor, Pieprz, Ogórek, Groch, Słonecznik, Kukurydza, Bawełna itp.

Dark Periods (Skotoperiods):

Rośliny o krótkim dniu są również nazywane roślinami o długich nocach, ponieważ wymagają ciągłego lub krytycznego okresu ciemności. Jeśli roślina zostanie wystawiona na działanie nawet błysku światła (czerwonego, zwykle 660 nm) przed osiągnięciem krytycznego ciemnego okresu, zapobiega się kwitnieniu (Hammer i Bonner, 1938). Nazywa się to reakcją przerwania światła. Efektowi czerwonego światła można jednak zapobiec, zapewniając natychmiastowe, dalekie światło.

Czerwone, dalekosiężne ekspozycje podane kolejno pokazują, że reakcja rośliny jest określona przez ostatnią ekspozycję. Jest zatem jasne, że w odpowiedzi fotoperiodycznej pośredniczy fitochrom, który wykazuje odwracalną zmianę w długości fali czerwonej (660 nm) i dalekiej czerwieni (730 nm).

Ekspozycja na światło w ciemnościach nie hamuje kwitnienia w roślinach długich dni. Promuje raczej kwitnienie. Przychodzą także, by kwitnąć w naprzemiennie krótkim świetle i jeszcze krótszych ciemnych okresach. Rośliny o długim dniu mogą kwitnąć nawet pod wpływem ciągłego światła. Stąd też długie rośliny nazywane są również roślinami krótkookresowymi.

Percepcja fotoperiodyczna:

Bodziec fotoperiodyczny jest wychwytywany przez w pełni rozwinięte liście (Knott, 1934). Nawet jeden liść lub jego część wystarcza do tego celu. Bardzo młode lub pierwsze liście są zwykle niewrażliwe. Jednak w przypadku zrębu zaokrąglonego i stawu ramiennego nawet liścienie mogą dostrzec bodziec.

Indukcja fotoperiodyczna:

Zwykle występuje, gdy roślina osiągnęła pewien minimalny wzrost wegetatywny, np. 8 liści w strumieniu Xanthium. Minimalny wzrost wegetatywny zapewnia roślinie dojrzałość kwiatową. Wyjątki można znaleźć w przypadku zrębu ozębna i Chenopodium rubrum, gdzie siewki mogą być wywołane fotomodelami nawet w stadium liścieni.

Minimalna liczba odpowiednich fotoperiodów wymaganych do indukcji waha się od jednego (np. Xanthium, Pharbitis) do 25 (np. Plantago lanceolata).

Fotoreceptor:

Substancja chemiczna, która dostrzega bodziec fotoperiodyczny w liściach, to fitochrom.

Mechanizm:

Wkrótce po dostrzeżeniu wymaganych korzystnych fotoperiodów liście wytwarzają substancję chemiczną stabilizującą się w ciemności. Następnie przechodzi do wierzchołka pędu, który ulega zróżnicowaniu w celu wytworzenia kwiatów.

Substancja chemiczna, która indukuje powstawanie kwiatów została nazwana jako florigen. Nie został jeszcze zidentyfikowany. Dzięki eksperymentom szczepienia stwierdzono, że bodziec kwitnienia może przejść z indukowanej rośliny do rośliny nieindukowanej, nawet jeśli ta ostatnia rośnie w niekorzystnych fotoperiodach. Najnowsze myślenie o naturze bodźca chemicznego polega na tym, że jest to kompleks wszystkich rodzajów hormonów wzrostu lub ich prekursorów, ponieważ egzogenna podaż jednego lub drugiego hormonu indukuje kwitnienie niemal we wszystkich typach roślin.