3植物开花机理-光周期

植物光周期和春化现象姓名：雍玲桃学号：2015195168§1春化作用一.发现二.植物通过春化的条件三.春化作用的机理四.春化作用的应用一.春化作用概述1.发现1918，加斯纳(Gassner),冬黑麦,在萌发期或苗期必须经历一个低温阶段才能开花，而春黑麦则不需要。1928年，李森科(Lysenko),萌动的冬小麦种子经低温处理后春播，→开花，→春化。低温诱导促使植物开花的作用称春化作用(vernalization)概念2、春化作用的类型根据植物感受低温诱导的生育期不同可公为三类：冬性一年生植物：小麦、大麦等二年生植物：甜菜、天仙子、甘蓝等需冬季低温诱导的多年生植物：菊花、桂竹香、紫罗兰等二、春化作用的感受时期及部位1、感受春化作用的时期（1）种子春化型在种子萌发期能感受（2）绿体春化型只有幼苗形成一定绿体时才能感受。2、感受春化的部位茎尖生长点（分生组织和进行细胞分裂的部位）怎样证明感受部位是茎尖生长点？三.植物通过春化的条件1.低温1～2℃表9-1不同类型小麦通过春化需要的温度及天数类型春化温度范围(℃)春化天数(d)冬性0-335-45半冬性5-820-30春性10-125-152.水分、氧气和营养＜40％长日照诱导前体物→中间产物→最终产物(完成春化)低温低温高温去春化作用（解除春化）25~40℃在植物春化过程结束之前，如将植物放到较高的生长温度下，低温的效果会被减弱或消除的现象。分解概念1.春化效应的传递①不能传递。菊花，已春化——未春化(不能开花)嫁接②能够传递。天仙子,已春化——未春化(开花)嫁接天仙子——烟草或矮牵牛(开花)(开花)物质传递四.春化作用的机理2.春化的生理生化基础①末端氧化酶：细胞色素氧化酶→抗坏血酸氧化酶②游离AA和可溶性Pr增加。有新Pr合成③核酸含量增加，有新mRNA合成。3.春化素、GA和其他生长物质与春化作用春化素：Melchers,Lang等，开花刺激物，嫁接传递→春化素(vernalin)不存在？GA:①可代替低温；低温处理后，GA增加。②冬小麦的GA＜春小麦，但经低温→能增高到春小麦的水平。③用GA生物合成抑制剂处理,抑制春化。∴GA与春化作用有关GA对胡萝卜开花的影响对照10μgGA/d处理4周低温处理6周但GA不是春化素①有些植物（紫罗兰）经低温处理后体内GA含量并不增加。②低温诱导——抽薹时就出现花芽，GA——茎伸长或抽薹，但不一定开花。③GA不能代替低温。玉米赤霉烯酮可部分代替低温？1.人工春化处理闷麦法，0～5℃，40～50d，春天补种。2.调种引种北方品种→南方，不能满足低温要求，不开花结实。3.控制花期①低温处理促进花芽分化（石竹等）春播。②利用解除春化控制开花，贮藏的洋葱鳞茎，高温处理以解除春化，防止开花，增产。五.春化作用的应用§2光周期现象一.发现二.植物对光周期反应的类型三.光周期诱导四.光周期理论在农业生产上的应用在一天之中，白天和黑夜的相对长度称为光周期(photoperiod)。植物对昼夜长度发生反应的现象称为光周期现象(photoperiodism)一.发现加纳和阿拉德(GarnerandAllard)，1920，烟草变种夏季，株高达3～5m时仍不开花，冬季温室，＜lm就开花。夏季缩短日照长度——开花；冬季在温室内延长日照长度——不开花。∴短日照是这种烟草开花的关键条件。二.植物对光周期反应的类型1.长日/短夜植物(long-dayplant，LDP)指在24h昼夜周期中，日照长度长于某一临界日长，才能成花的植物。如小麦、萝卜、白菜、天仙子等。2.短日/长夜植物(SDP)：指在24h昼夜周期中，日照长度短于某一临界日长，才能成花的植物。如水稻、大豆、苍耳、烟草、菊花等。3.日中性植物(DNP):在任何长度的日照下均能开花。如月季、四季豆、番茄等。每天光期长度(h)相对开花效应日中性植物临界日长临界日长短日植物(苍耳)长日植物(天仙子)4.长-短日植物芦荟、夜香树等。5.短-长日植物白三叶草等。6.中日照植物中等长度日照,甘蔗11.5～12.5hLDP的临界日长不一定长于SDP；SDP的临界日长不一定短于LDP。关键：超过还是短于其临界日长。不同品种不同，如烟草。植物临界日长（h）SDP苍耳15.5LDP菠菜13三.光周期诱导1.概念植物在达到一定的生理年龄时，经过足够天数的适宜光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍然能保持这种刺激的效果而开花，这种诱导效应叫做光周期诱导(photoperiodicinduction)2.光周期刺激的感受部位——叶片怎样用实验证明？概念菊花是短日照植物叶片LD,茎顶端SD，不开花全株LD不开花菊花(SDP)SD,开花叶片SD,茎顶端LD，开花LDSDSDSDLDLD3.光周期诱导的机理（1）光周期刺激的传导苍耳嫁接试验不适宜的光周期被诱导的叶片临界暗期对SDP/LDP植物开花有决定作用。实验结论①短时间黑暗打断光明，不影响光周期诱导。②暗期中短时间光照打断，会使SDP开花受到阻碍，尤其红光最有效。•光质红光远红光•SDP不能开花使开花•LDP使开花不能开花图9.8暗期闪光中断对长日植物和短日植物开花的影响(3)光期与光周期诱导——影响成花数量大豆暗期长度为16h四.光敏素在成花诱导中的作用SDP:要求低的Pfr／Pr比值。成花刺激物质形成,促进开花。LDP:要求高的Pfr／Pr比值，短暗期，甚至在连续光照下也能开花。暗期被红光间断，Pfr／Pr比值升高，抑制SDP成花，促进LDP成花。光形态建成(photomorphogenesis)与光受体能量光影响植物生长发育信号光合作用光形态建成后者所需能量比光补偿点低10个数量级。低能反应光形态建成:依赖光控制细胞的分化、结构和功能改变,最终汇集成组织和器官的建成，即光控制发育的过程。暗形态建成(skotomorphogenesis):相反,暗中生长的植物表现出各种黄化特征,如茎细而长、顶端呈钩状弯曲和叶片小而呈黄白色现象植物体内至少存在三类光受体：A.对红光和远红光敏感----光敏色素(Phytochrome);B.对蓝光和紫外光A敏感----隐花色素(cryptochrome)C.对紫外光B敏感-----紫外光受体植物利用这些光受体可以精确地感受光照，并对不同光强和光质作出不同的反应。红光区（600~700nm，660nm）A.光敏色素(Phytochrome)植物接受光周期信号的色素蛋白，有蛋白质和生色团两部分组成。有两种形式：PrPfr需光种子萌发受红光（660nm）促进，被远红光（730nm）抑制，在红光下促进萌发的效果可被紧接着的远红光照射所抵消（或逆转）。光敏素参与种子萌发的结果。交替地暴露在红光（R）和远红光（FR）下莴苣种子萌发百分率光处理萌发％R70R-FR6R-FR-R74R-FR-R-FR6R-FR-R-FR-R76R-FR-R-FR-R-FR7远红光区（720~760nm，730nm）莴苣种子萌发受到促进或抑制只与最后一次照射的光质有关，红光促进，远红光抑制。660nm730nm红光照射远红光照射光敏色素不吸收绿光,故绿光为安全光已知有200多个反应受光敏色素调节种子萌发光周期花诱导叶脱落性别表现小叶运动节间伸长膜透性弯钩张开花色素形成向光敏感性块茎形成偏上性生长节律现象等光敏色素的生理作用广泛（影响植物一生的形态建成）,接受光刺激到发生形态反应时间有快有慢。B.隐花色素---又名蓝光受体（bluelightreceptor）作用光谱的最高峰处在蓝光区，常把隐花色素引起的反应简称为蓝光效应（bluelighteffect）。生理作用隐花色素在不产生种子而以孢子繁殖的隐花植物，如藻类、菌类、蕨类等植物的光形态建成中起重要作用。高等植物中的向光性、气孔的开放、光抑制生长等许多现象中都有隐花色素的参与。C.紫外光B受体紫外光B受体是吸收280-320nm的紫外光（UV-B）而引起光形态建成反应的光敏受体。受体本质不清楚。五.光周期理论在农业生产上的应用1.植物的地理起源和分布与光周期特性•低纬度——SDP，高纬度——LDP，•中纬度——SDP,LDP•LDP:春末和夏季开花(小麦)；•SDP:秋季开花，(菊花)•SDP大豆，南方→北京，开花推迟；•北方→北京,花期提前。光周期与纬度的关系1）、在北半球，任何纬度都是夏至时白天最长，冬至时白天最短。2）、在北半球，自春分到秋分，纬度越高，白天越长；纬度越低，白天越短。自秋分到春分，纬度越高，白天越短，纬度越低，白天越长。3）、因此对于我国南方(广州一带，北纬23°)白天与黑夜的长度变化不大，没有很长的白天，原产于此的多为短日植物。4）、北方(东北一带，北纬45°)在其春分—秋分的生长季节中，日长很长，原产于此的多为长日植物而在秋分—春分季节中温度太低，植物不宜生长。5）、山东(北纬36°)自春分—夏至，日渐变长，适于长日植物如小麦；自夏至—秋分，日渐变短，适于短日植物如玉米、大豆。2.育种（1）人工调节花期花期不遇新品种（2）加速世代繁育3.引种SDP:北方→南方，提前开花，晚熟品种；南方→北方，早熟品种。LDP:北方→南方，延迟开花，早熟品种；南方→北方，晚熟品种。4.维持营养生长麻类:南种北引,留种地5.控制花期菊花SDP:遮光杜鹃LDP:人工延长光照光周期诱导的周期数每种植物开花所需的最少光周期数，低于该天数不能开花.不同植物光周期处理天数不同，一般为1-10天。例如，水稻、苍耳等只要1天，大豆2～3天，菊花约12天。增加适宜光周期诱导的天数，可加速花原基的发育，增加花的数目广州文化公园展出的一盆菊花有7057朵花谢谢观看