光对植物生长发育的影响

论述光对植物生长发育的影响：1、间接作用：光作为一种能量。通过光合作用制造有机物为植物生长发育提供物质和能量，光照是植物进行光合作用的基础，影响着植物在光合作用过程中同化力形成、酶活化、气孔开放等。光照不足会影响光合同化力从而限制碳同化，最终影响到植物光合产物的形成。植物的生长发育被多种环境因子所影响，其中包括光、温度、水分等。在这些因子中，光具有特殊重要的地位。因为它不仅影响着植物几乎所有的发育阶段，而且还为光合提供能量。光是光合作用的能量来源。整个光合作用可分为2个阶级：光反应和暗反应。在光反应阶段，植物利用光能产生ATP和NADPH；在暗反应阶段，叶绿体利用光反应产生的NADPH和ATP同化CO2合成碳水化合物。光合作用是一个光生化反应，在一定光强范围内，光合速率随光照强度的增加而增加，当光照超过或低于某一临界值（光饱和点和补偿点）以后光合强度不再增加。在达到光饱和点以前光合速率与光照强度成正比。光调节的发育过程包括发芽、茎的生长、叶和根的发育、向光性、叶绿素的合成、分枝以及花的诱导等等。2、直接作用：光作为一种外界信号。光除了作为一种能源控制着光合作用，还作为一种信号影响着植物生长发育的许多方面，从种子发芽和脱黄化作用到对营养形态学、昼夜节律的开始、基因表达、向地性和向光性，对植物的生长发育有广泛的调节作用，植物受光诱导和调节的发育称为植物的光形态建成。对植物形态构成的作用包括（1）影响某些植物种子赤酶素GA的形成：光对植物种子萌发的影响。（1）促进顶端优势：光促进茎尖、幼叶展开，抑制侧芽生长、茎伸长。（2）引起向性运动：如（向光性）黑暗中生长的幼苗与光下生长的幼苗在形态上有很大的差异。（3）光周期对植物影响：光对植物的生长过程如种子的萌发休眠、芽的萌发生长、黄花现象、冬季植物生长减慢停止等都有影响。一般地说，植物的光形态建成是一些受光诱导和调节的生长、发育和分化的过程。暗处生长的幼苗叶片小，而光照下生长的幼苗叶片则大得多。就叶子的形状来说，细胞的增大和不断分裂改变了叶子的形态，这两者都是光形态建成的过程。植物的光形态建成反应可分为两类：即红光反应和蓝光反应。叶片增大主要是红光反应；而气孔的开启、叶绿体的分化和运动则为蓝光反应。红光反应的光受体是光敏色素，光敏色素几乎存在于高等植物的所有部分。光敏色素由生色团和脱辅基构成，目前已证实植物体内存在着两种形式的光敏色素，即Pr（红光吸收型&生理失活型）和Pfr（远红光吸收型&生理激活型），Pr为蓝绿色而Pfr为浅绿色，二者在一定条件下可相互转化。蓝光反应的光受体称作蓝光/近紫外光受体，简称蓝光受体。红光照射下，Pr转变为Pfr，远红光照射下，Pfr转变为Pr。在许多植物中，Pfr在暗中可缓慢逆转为Pr。和红光反应能被远红光逆转不同，蓝光反应不能被随后处理的较长波长的光照所逆转。在诱导开花、某些种子的萌发、茎叶的生长、叶脱落、根茎和鳞茎的形成、芽的休眠、去黄化等方面，红光最有效；在气孔的开启、延缓衰老、蛋白质含量的增加、向光性反应、叶绿素的合成、叶绿体的分化和运动、茎伸长的抑制等方面，蓝光最有效。光形态建成主要对植物影响从以下几几方面展开而言：①光对植物种子萌发的影响当种子吸涨之后，它们的发芽常受到光的影响。很多种子需要光照才能发芽良好，受影响的常是小种子，也有有少数几种大种子的园艺作物。此外，有许多种子的发芽不受光的影响，某些还受光抑制的，甚至还有一些，短时间的光照促进，但连续照射却是抑制的。光质对种子萌发也是有影响的。白光、蓝光、黄光及黑暗下黄瓜种子能够萌发，红光及绿光的连续照射却抑制黄瓜种子的萌发。有些种类的种子浸在GA3中，可以代替光需求，甚至对于不受光影响的种子，这些激素有时也有刺激作用。红光可以增加浸水豌豆的赤霉素含量，远红光减少该激素的水平，而每种光波都能逆转另一种光波的效应，这说明影响种子萌发的光敏素Pr和Pfr可能在受光刺激后影响了赤酶酸的形成。②光对植物叶片生长的影响虽然植物叶片（在一段时期内）在黑暗中生长一般和在光下一样快，但在缺光时，双子叶植物叶片不能正常发育。光促进的叶片扩大，主要是由于加强了细胞分裂，细胞最终的大小和保持在黑暗中的并没有明显不同。在完整叶片中，亮光下生长的叶片的细胞的分裂伸长的分化速度比在低强度光下更快。光对叶片发育和成熟有一种全面的刺激效果，尤其是双子叶植物。③光对植物茎生长的影响白天许多植物的茎的伸长速度不及夜间，在很大程度上这是光对生长的抑制作用。在日光下发芽的植物,高强度的蓝光对茎伸长的抑制作用最大，而和它大约相等强度的红光促进伸长。另一方面，在黑暗中发芽时蓝光作用较弱，绿光几乎无效，这说明光对黄化苗和绿苗的影响是不同的，在这2种情况下光敏色素所起的效果是不同的。在能量低时，红光比蓝光更具抑制作用，但随着强度增加，蓝光变得更有效。长波长的光（红光）促进茎的伸长，而短波长的光（蓝光）抑制茎的伸长。红光促进细胞的伸长，而蓝光具有相反的效果。虽然已发现蓝光阻止叶柄的伸长，但它可以增加叶片的面积。植物的伸长并不单单是因为红光作用的结果，还与蓝光的缺乏有关，也就是说，蓝光对于使植物健壮是非常必要的。④光对植物叶绿素合成的影响叶绿素的合成离不开光的参与。叶绿素a与叶绿素b的比值是3：1。黑暗中生长的细胞所含类胡萝卜素总量很小，但在其变绿的过程中此含量能增长10倍。另外，叶绿素的合成还与光质有关。蓝光下叶绿素含量最高，其次是白光和红光，黑暗和绿光上最低。不同光质下，叶绿素a：b的比例均有差别，叶绿素a：b以黄光和蓝光下最高，而以红光更有利于叶绿素a的形成。红光处理的叶片与白光和蓝光处理的相比，有较低的叶绿素a：b比值，而生长在蓝光下的叶片其中叶绿素含量低于白光和红光下的含量，但它的叶绿素a：b比值最高，即蓝光培养的植株一般具有阳生植物的特性，而红光培养的植株与阴生植物相似。⑤光对花青苷形成的影响很多植物在某些器官中形成有色的花青苷，这种色素的形成需要直接由光合作用供应足够的可溶性糖。另外，光也可通过其他途径影响花青苷的合成。一般情况下，蓝光促进花青苷合成。花青苷的合成还需要高强度的光，如果用高强度的蓝光照射高梁幼苗几小时，然后维持在黑暗中，则花青苷的含量逐渐增加，但如果将植株用蓝光照射后，即用低水平的远红光照射一个短暂时间，只有大约一半色素形成。远红光的这种抑制效果，能被红光照射反复的逆转。花青苷的合成有2种植物光受体共同起了作用：一种吸收蓝光/近紫外光，被认为是隐花色素，另一种是吸收红光（Pr）和远红光（Pfr）的光敏色素。⑥光对植物开花的影响一天中白昼和黑夜的相对长度成为光周期。昼夜总长度以24h交替出现，但昼夜的长度时因地球的纬度及季节的变化而不同。在各种气象因素中，昼夜长度的变化是季节变换最可靠的信号，生长在地球上不同地区的植物在长期适应和进化过程中表现出生长发育的周期性变化。植物的开花，树木的秋季落叶，芽的休眠以及地下贮藏器官的形成都对昼夜长度的季节变化发生反应，其中光周期对植物成花的反应研究比较深入。开花受光周期调节的植物达到花熟状态时，在适宜的光周期条件下就可以诱导开花。长日植物一般在比临界日长更长的条件下才能开花，日照越长开花越早，在一定的连续日照下开花最早。短日植物必须在短于临界日长时才能开花，日照缩短，开花提早，但不能短于光合作用对光的需要。各种植物光周期诱导的天数与植物年龄有关，在很多植物中常常看到随年龄的增加，诱导天数减少的现象。植物感受光周期的部位是叶片，叶片对光周期刺激的敏感性与年龄有关，幼叶和老叶的敏感性较差，成长的叶片敏感性最强。光周期诱导植物开花所需要的光照强度并不高，大约在50lx～100lx，所以光照强度不是诱导开花的绝对因素。植物营养生长到生殖生长的转变是由红光-远红光受体和蓝光-近紫外光受体调节的。日照长度是被叶子中光敏素所接收的，它可以接收红光和远红光信号。红光和远红光对开花反应具有反复的逆转作用，决定植物开花的是最后一次光照射，若是红光短日植物就不开花，若是远红光就开花。DocumenteditingbySys-tem