植物春化作用的研究进展
植物春化作用研究进展
植物春化作用研究进展摘要:有些植物的花器官需要低温条件,才能促进花芽形成和花器发育,这一过程叫做春化阶段,而使植物的花通过春化阶段的这种低温刺激和处理过程则叫做春化作用。
一般是指单子叶植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,我们把这一现象称为春化作用。
在实际生产中春化作用主要应用于小麦,尤其是冬小麦。
本文主要叙述了春化作用的理论和现象和在实际生产应用方面的研究进展。
关键词:春化作用;研究进展;成花;春化特性概论:春化低温对越冬植物成花的诱导和促进作用。
春化作用在成花诱导方面扮演着重要的角色。
冬性草本植物例如冬小麦,一般都在秋季萌发,经过一段营养生长后度过寒冬,于第二年夏初开花结实。
如果在春季播种,则只长茎、叶而不开花,或开花大大延迟。
这就是因为冬性植物需要经历一定时间的低温才能形成花芽。
冬性作物已萌动的种子经过一定时间低温处理,则春播时也可以正常开花结实。
故而春化作用一词即由此而来。
冬小麦、二年生作物以及某些多年生草本植物例如牧草),都有春化现象,这是它们必须等到翌年才能开花的基本原因。
低温,包括人工、自然低温的诱导或促进植株开花的作用。
所有需要低温诱导或促进开花的植物,都可以在其营养体时期进行,但并不是都可以在种子萌发时进行。
一般来说,能在种子萌发时进行的如冬小麦,其对低温的需要是兼性的,即低温能促进开花,未经过春化将延迟其开花。
种子萌发时感受低温的部位是胚,营养体时期的感受部位为茎尖。
所以要分清每种不同植物对于春化作用的特性。
在春化作用中,低温是春化作用的主导影响因子,通常春化作用的温度为0~15℃,并需要持续一定时间,不同作物春化作用所需要的时间也不同,如冬小麦、萝卜、油菜等为0~5℃,春小麦为5~15℃。
例如中国北纬33°以北的冬性小麦,要求0~7℃的低温,持续36~51天,才能通过春化,而北纬33°以南的品种,在0~12℃,经过12~26天,就可通过春化作用。
植物春化作用的分子机理
植物春化作用的分子机理植物在春季显示出一系列兴盛的生长行为,称为春化。
为了适应春季的轻松环境,植物体内的分子机制和调控机制发生了许多变化。
总的来说,植物春化作用的分子机制可以分为三个主要层次:分子基础、细胞信号转导和分子调控机制。
首先,春季拉长日照时间,使得其可以更好地搜集自然光照,并有效地传导光能到叶片。
由于光能作用于叶片,会使叶绿素中的单磷酸异黄酮瘤UCP通过调动绿素合成途径和细胞空间位置而发生变化。
接着,绿素还可作为信号转导来调控生物体内的其他信号,如糖代谢的调节、细胞壁的改性。
另外,植物春化过程中也会参与植物内激素的调节。
植物激素是植物内的化学物质,可以调节植物的生长和发育。
春季拉长日照时间,会使绿色激素、内源激素及病原微生物抑菌素等内源激素合成增加,从而使植物胚芽迅速增长和分化,并促进植物的开花结果。
此外,干旱胁迫也能促使植物增加水分吸收,使植物春季繁茂。
同时,植物春化作用也可以通过调控植物内各种途径的调节来实现。
例如,细胞通路对春化作用起着重要的作用,如何调控细胞通路,了解春季植物的生长特性和生理功能,将有助于我们更好地了解植物春化作用的分子机制。
例如,春季气温升高,会加强自分子共焦显微镜中脱落酸(ABAs) 的水溶性途径,ABAs能显著影响植物的生长发育,可以促进对冷害的抵抗能力。
此外,赤霉素可以抑制细胞信号转导机制的调节,从而影响植物的生长发育过程。
总而言之,植物春化作用的分子机制是一个复杂的过程,中转植物性状的变化所涉及的分子和信号的调节机制很多。
以上研究正试图深入研究春化作用的分子机制,以便对不同品种的植物发展构建解释框架,从而进一步推动人类获得和种植可耐寒和耐热植物。
植物春化作用基因FTFDSOCI
植物春化作用基因FTFDSOCI
在对以往有关不同开花途径研究简要总结的基础上综述了FLC基因在春化过程中的作用。
近期以拟南芥不同生态型和突变体为模式的研究结果表明基因FLC可能是春化反应的关键基因。
研究发现,FLC的表达水平与植株低温处理的时间呈数量关系,低温处理时间越长,FLC 的表达越弱,去甲基化也可能对FLC起负调控的作用。
同时FLC也存在于自主开花途径中,与其他基因共同作用以调节植,株开花时间。
而FLC的表达对开花起抑制作用。
一系列研究表明,春化的低温作用可能在于相关基因的去甲基化,消除了FLC对开花的抑制作用,从而解除赤霉素合成途径的封锁最终导致植株在一定时,期开花。
“春化”是人们研究已久的问题,Purvis与Lang(Lang,1965;Purvis,1961)曾对春化作用的研究成果做了全面的总结,但由于开花素(包括春化素)的分离工作进展不大,在20世纪70年代以后该项研究几乎处于停滞状态。
近年来,分子生物学的兴起为许多领域的研究提供了有利工具。
目前,已确证拟南芥有51个位点与开花有关,其中有27个位点与春化作用有关(LevyandDean,1998)。
对模式植物拟南芥的系列深入研究,使人们对春化作用的认识逐步深人,如关键基因FLC的分离和功能验证(Michaeletal,1999;Sheldonetal,1999)。
同时也将植物的不同开花途径区分开来,为进一步深人研究春化作用提供了理论依据和可借鉴的方法,。
春化作用与光周期在生产实践中的应用现状
春化作用与光周期在生产实践中的应用现状中药11-1 xxxxxx摘要:春化作用与光周期是两种对植物有深远影响的自然现象,在农业生产中有着广泛的应用。
可以这么说只有搞清楚春化与光周期才能更好的服务于农业,笔者立身现代潮流之中,感慨于国家的兴农政策,收集诸多春化作用与光周期的应用现状的实例,只为了更有利于现代农业的发展。
关键词:春化光周期实践现状发展植物从营养生长转入生殖生长即花的形成是植物生活史上的一个重大的转折点,这种转变只能发生在植物一生的某一时刻,在一定范围内这一时刻的遗传是固定的[01]。
1春化作用1.1春化作用的概念及发现一般指单子叶植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,这种现象被称作春化现象。
简单的说就是低温促进植物开花的作用[02]。
早在很久以前,我国北方农民就在农业生产中运用了春化作用的一些原理,创造性的发明了“闷麦法”,促进了我国早期农业的发展。
也许是受到这种启发,国外植物学家开始注意到这种低温对作物成花的影响。
当然不是所有植物都会受到春化作用的影响,需要春化的植物,包括大多数二年生植物,如萝卜、白菜、天仙子等,部分的一年生冬性植物,如黑小麦、冬黑麦等,以及一些多年生草本植物[03]。
需要春化的植物经过低温处理后,往往还需要较高的温度和长日照才能顺利开花。
1.2春化作用的机理研究表明,FLC的转录水平与开花有量化的关系,春化作用使其mRNA降低,一般情况下,FRI能促进FLCmRNA的积累从而抑制开花[04]。
冬性一年生植株对于春化作用的需求是由于显性等位基因FRI和FLC协同作用所致。
通过对FLC的克隆及其功能的研究表明,FLC 编码一个含MADS盒的开花抑制转录因子,它是控制拟南芥开花春化途径的枢纽基因。
编码一个含有2个卷曲螺旋结构域蛋白,表明它和其他的蛋白或核蛋白存在相互作用是促进FLC 的表达,从而实现对开花的抑制作用。
春化作用对于开花的促进作用是通过抑制FLC的表达实现的,但这种抑制并不通过FRI的调节途径,而是通过另外一条与FRI激活FLC平行的途径[05].品种的冬春习性可以通过显隐性春化基因的替换而转化,Cappelle-Desprez为冬性小麦品种,Worland和Law将Cappelle-Desprez的隐性基因vrn-D1替换中国春习性小麦相同位点的显性基因,中国春则转化为冬性;Hobbitsit为冬性小麦品种,将显性春化基因Vrn-A1导入,Hobbitsit即转变为春性品种[06]。
植物光周期调控与春化的关系研究
植物光周期调控与春化的关系研究植物是地球上的生命体之一,它们拥有独特的生长、发育、繁殖等特性。
其中,植物的生长发育与光照有着密切的关系。
植物的光周期调控和春化在这方面起着重要的作用。
本文将会对这两个问题进行简要的讲解,以便更好地理解植物生命的奥秘。
植物光周期调控植物的生长发育与光照密不可分,是光合作用的主要过程之一。
在光照充足的情况下,光合作用可以正常进行,植物的生长发育也可以顺利进行。
然而,不同种类的植物对于光照的需求是不同的,有些植物需要长时间的光照才能生长发育,而有些植物则需要短暂的光照才能生长。
这种现象是由植物的光周期控制机制所决定的。
植物对于日长的响应通常分成长日植物和短日植物两种类型。
长日植物是指需要较长日照期才能开花的植物,例如草莓、菜花等。
而短日植物则是指需要较短日照期才能开花的植物,例如大麻、黄豆等。
植物光周期的控制是由植物体内的光敏感物质调节的,这些光敏感物质通常被称为光受体。
植物的光敏感物质包括光敏色素、一氧化氮、激素等。
它们可以通过控制植物体内的化学反应,调节植物的生长发育,从而实现植物的光周期控制。
植物春化的机制春天是植物生长发育的重要季节,它是植物对于气温、光照和水分等环境因素变化做出的一系列生理反应。
春化是植物在春季适应环境变化的关键生理过程之一,它包括许多重要的生理和分子生物学机制。
植物春化的机制包括许多层面的调节,这些调节可以通过植物内部的信号传导通路实现,包括植物体内的激素、基因表达、RNA加工、蛋白合成等生化过程。
当春季来临时,植物体内的激素和蛋白会发生改变,这些变化可以导致植物开花、开芽等行为的发生。
植物春化的研究一度是植物学领域中的重要研究方向之一,不断地推动着植物春化机制的研究和发展。
近年来,随着基因组学和分子生物学技术的发展,科学家们可以更加深入地了解这一机制,并通过模拟实验来验证春化机制的假说。
植物光周期调控和春化的关系植物光周期调控和春化在许多方面都是密切相关的。
植物春化作用的研究进展
植物春化作用的研究进展摘要:春化作用是近代植物科学领域的一大发现,对其进行深入的研究有助于农业生产的发展。
故文章从植物对低温的反应类型、进行春化的条件以及春化作用在农业生产上的应用,总结分析了春化作用研究的进展情况。
关键词:春化作用;低温;条件;应用中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:1674,0432(2011),05,0324,1 作物的生长发育进程和温度的季节变化相适应。
一些作物在秋季播种,冬季前经过一定的营养生长,然后经过寒冷的冬季,在第二年春季重新旺盛生长,春末夏初开花结实。
而将秋播作物春播,则不能开花或延迟开花。
早在1918年Carssiler用冬黑麦进行试验时发现,冬黑麦在萌发期或苗期必须经历一个低温阶段才能开花,而春麦则不需要。
在一些高寒地区,因严冬温度太低,无法种植冬小麦。
故1928年Lysenko把吸水萌动的冬小麦种子经过低温处理后春播,便可以在当年的夏季抽穗开花,于是将其称之为春化,意思是使冬小麦春麦化了。
这种低温诱导促使植物开花的作用叫春化作用。
如果没有经过低温处理,这类植物则维持营养生长状态或推迟开花,例如甘蓝、天仙子等植物,如不经过低温,其茎就不能伸长而呈莲座状。
我国北方农民早就应用春化处理来进行冬麦春播或春季补苗,如“闷麦法”,即是将吸涨萌动的冬小麦种子闷在罐中,放在0,5?低温下40 -50天即可用于春季补种。
除了冬小麦、冬黑麦、冬大麦等冬性禾谷类作物外,某些二年生植物,如白菜、萝卜、芹菜等,以及一些多年生草本植物(如牧草)也需要低温春化,这些植物通过低温春化后,还要在较高温度下生长一段时间,并且许多植物还要求在长日照条件下才能开花,因此春化过程只是对开花起到一定的诱导作用。
植物对低温反应的类型,植物开花对低温的要求一般有两种:1 对低温的绝对要求多年生草本植物对低温的要求通常是绝对的,它们在第一年秋季长成莲座状的营养植株,并以这种状态过冬,经过低温诱导,在次年的夏季抽苔开花。
拟南芥春化作用相关基因FLC的表达调控及天然早花突变体的研究进展
文章编号 :1004-0374(2009)02-0335-08植物开花是高等植物由营养生长向生殖生长的转变过程,是个体发育和后代繁衍的中心环节。
这一发育的转变是植物体自身的发育条件和外部环境因素共同决定的。
在对模式植物特定基因人工突变研究的同时,人们对天然早花突变体也进行了大量的研究。
对天然早花突变体的研究丰富了人们研究植物春化作用机理和成花过程的手段和内容,同时对于完善和推进植物春化作用机理的研究有着重要的意义。
对模式植物拟南芥开花的生理学和遗传学研究表拟南芥春化作用相关基因FLC的表达调控及天然早花突变体的研究进展李 勇,胡宗利,顾 峰,胡功铃,陈国平*(重庆大学生物工程学院,重庆 400030)摘 要:植物开花是从营养生长到生殖状态的重要发育转变,是多种内在因子和环境因素共同作用的结果。
在拟南芥开花调控网络中,开花抑制基因FLC处于枢纽地位。
FLC的表达受许多来自环境和生长发育的信号调控,主要包括:PAF1复合体、SWR1复合体成员,FRI依赖途径、自主途径和春化作用途径基因。
本文主要综述了影响FLC表达的春化相关基因及天然早花突变体的研究进展,并根据最新的研究成果提出该研究领域的研究方向和重点。
关键词:FLC;春化相关基因;染色质修饰;天然早花突变体中图分类号:Q945.6+4;Q949.748.3;Q78 文献标识码:AResearch progress on the regulation of expression of Arabidopsis vernalization-related gene FLC and natural early flowering variationLI Yong , HU Zong-li, GU Feng, HU Gong-ling, CHEN Guo-ping*(Bioengineering College of Chongqing University, Chongqing 400030, China)Abstract: Plant flowering is a crucial developmental transition from the vegetative to reproductivephase and is properly timed by a number of intrinsic and environmental cues. In the regulation networkof flowering of Arabidopsis, FLC is a potent repressor of flowering. The expression of FLC is regulatedby lots of factors, including endogenous cues and environmental stimuli which mainly contain:SWR1complex, PAF1complex, FRI complex, autonomous pathway and vernalization pathway genes. This paperreviews the progress of study on vernalization-related genes that regulate the expression of FLC andnatural early flowering variation, and the new directions and focal points in this research field.Key words: FLC; vernalization-related genes; modifications of chromatin; natural early flowering variation收稿日期:2008-09-24;修回日期:2008-12-30基金项目:国家自然科学基金(30600044, 30771463); 重庆市自然科学基金(CSTC, 2007BB1204, 2007BB0250)*通讯作者:chenguoping@cqu.edu.cn明,影响植物开花的因素主要分为四个途径:光周期途径、赤霉素途径、自主途径和春化作用途径[1](图1)。
春化作用
10 μg GA/d 处理4周
低温处 理6周
对照
GA对胡萝卜 开花的影响
CTK: 对成花反应起促进或抑制作用。 IAA: 参与花启动和花分化发育,通常在花芽分 化初期要求IAA处于较低水平。 ABA: 对植物成花产生影响,目前认识尚不一致。 玉米赤霉烯酮: 近年研究报告,有待进一步研究。
Байду номын сангаас
7.春化基因 FLC(flowering locus C)
①绝对
A cabbage plant that had been grown in the greenhouse for 5 years. Cabbage is a biennial and requires exposure to prolonged winter cold in order to flower the second spring after planting. The large cabbage has never been exposed to winter and therefore cannot flower.
茎尖端的生长点
分生组织都可以接受春化处理。
3.植物感受低温的时期
一般来说,植物从种子萌发到植株生长的任何 时期都可进行春化。 但有的植物如胡 萝卜、月见草不能 在种子萌发状态进 行春化,只能当幼 苗长到一定大小后 才能通过春化。
4.春化效应的传递
春化效果在不同枝条和砧木接穗间的不可传导性
菊花嫁接试验
•
2.植物感受低温的部位
一般来说,春化的部位是茎尖生长点。 但有的植物的低温感受部位是分生组织和能
进行分裂的组织,如缎花的幼叶、冬小麦等 种子、离体胚等。
将芹菜种植在高温的温室中,不能开花结实。但是,如果用 橡皮管把芹菜茎的顶端缠绕起来,管内不断流入冰冷的水流, 使茎的生长点获得低温,就能通过春化,可开花结实。 反过来,如果把芹菜放在冰冷的室 内,而使茎生长点处于高温下,就 不能开花结实。 用甜菜进行试验,也得到同样的结 果。 结论:植物感受春化作用的部位是
春化作用与光周期在生产实践中的应用现状
春化作用与光周期在生产实践中的应用现状春化作用(vernalization)是指植物在低温条件下经历一定的时间后,其生长和发育受到促进的现象。
光周期是指植物生长和发育过程中所受到的光照时长的影响。
在生产实践中,春化作用和光周期的应用能够帮助调节植物的生长和发育,提高农作物的产量和质量。
首先,春化作用在生产实践中的应用主要体现在作物的种植和育种中。
许多冷季作物(如小麦、大麦等)需要经历一定的低温处理后才能出苗和开花。
通过控制春化时间和低温条件,可以合理安排作物的种植时间,使其在适宜的生长季节生长,增加产量。
此外,春化作用对百合、郁金香等花卉的品质和开花时间也有影响,通过春化处理可以控制花卉的开花时间,满足市场需求。
其次,光周期在生产实践中的应用主要涉及温室种植和调节农作物的开花时间。
在温室种植中,光周期是非常重要的因素之一,合理调节光照时长可以促进植物的生长和发育,提高产量。
光周期调控技术可以用于延迟作物的开花时间,延长为期有限的生产季节,使作物能够在适宜的环境条件下完成生长,增加产量和品质。
此外,光周期对于一些特定作物(如大豆、小麦等)的种植和育种也非常重要,研究和应用光周期调控技术可以增加种植区域的适应性和扩大种植面积。
在现代农业生产中,春化作用和光周期技术得到了广泛的应用。
例如,在小麦等农作物的育种中,通过春化处理,可以筛选出抗寒的品种,提高作物的耐冷性和适应能力。
在玉米和稻谷的种植中,通过调节光周期,可以控制作物的开花时间,从而避免花期集中,减少病虫害的发生,提高产量和品质。
在花卉生产中,通过春化处理和光周期调控,可以控制开花时间和花朵的数量,提高观赏价值和市场竞争力。
然而,在春化作用与光周期应用中仍存在一些问题需要解决。
首先,目前大多数作物的春化过程和光周期调控机制尚不清楚,限制了春化作用和光周期调控技术的进一步优化和应用。
其次,春化和光周期调控技术在不同作物和地区的适用性有差异,需要根据不同的环境和需求进行优化和调整。
植物春化特性及春化作用机理
植物学通报 2004, 21 (1): 26 ̄36Chinese Bulletin of Botany植物春化特性及春化作用机理①胡 巍 侯喜林② 史公军(南京农业大学园艺学院南京 210095)摘要春化作用是某些高等植物成花转变的重要环节,被认为是植物在低温诱导下促使其相关基因的表达,从而导致生理状态转变的一种受遗传控制的生理过程。
本文对植物春化反应特性、春化作用的生理生化特性及春化作用的分子生物学等方面的研究进展进行了概述,并对春化研究中的问题进行了分析和展望。
关键词春化作用,成花,春化特性,分子生物学Characteristics and Mechanism of Plant VernalizationHU Wei HOU Xi-Lin② SHI Gong-Jun(College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095)Abstract Vernalization, one of the genetically controled process induced by low temperature which involves expression of related genes, plays an important role for transition to flowering in some higher plants. In this paper, the research progresses on plant vernalization were summarized, including types of vernalization , physiological and biological characteristics of vernalization and molecular mecha-nism of vernalization. The existed problems in researches were discussed, and the prospect was put forward.Key words Vernalization, Flowering, Vernalizational characteristics, Molecular biology高等植物的成花过程(包括成花诱导和花芽分化等过程)是植物个体发育的中心环节。
浅谈春化作用的机理以及低温与春、蕙兰开花的关系
浅谈春化作用的机理以及低温与春、蕙兰开花的关系兰花的欣赏与栽培在我国有着悠久的历史,其清香、素雅之美,深受历代文人墨客的青睐。
作为中国兰文化主要代表的春、蕙兰,以其独特的儒雅身姿,博得了众多养兰爱好者的喜爱。
然而,由于其独特的生长习性,大部分春、蕙兰都生长在具有明显冬冷的地区,在花蕾的孕育期必定要经过一段时间的低温,这样要让其在没有寒冷季节的南方顺利开花就变得比较困难,同时也成为春、蕙兰推广普及的主要障碍。
人工营造低温环境当然是使其正常开花最直接有效的方法,但是作为一般的养兰爱好者很少有条件能够做到,所以寻找一种经济有效的方法来代替低温以使春、蕙兰能够在南方地区顺利开放就成为一个亟待解决的问题。
春化作用谈到低温促花,就不得不提到另一个人们熟知的名词——春化作用,虽然后面要提到的低温促进春、蕙兰开花现象与春化作用并非同一科学范畴,但是科学地理解春化作用对我们正确地认识春、蕙兰低温促花现象是有很大帮助的。
植物开花是一个高度复杂的,在一定遗传背景控制下的生理生化及形态发生过程。
高等植物的开花可分为成花诱导、花的发育和器官的形成等过程,其中成花诱导过程是花的发育和花器官形成的基础。
确切的说,春化作用也就是针对某些高等植物由营养生长向生殖发育转变的过程来说的,这一过程是植物个体发育中最关键的步骤,是由环境和自身的发育信号共同调控的,在学术上称之为成花的决定过程。
春化作用的机理现在并不是十分清楚,早期大量的生化研究表明,春化过程中植物体内的各种可溶性小分子物质大幅度的增加,如糖、脯氨酸、Vc等,但外源引入这些物质并未促进花芽分化,所以这些物质的积累并不一定是导致花芽分化的原因。
春化作用也引起体内某些酶活性变化,如过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等,其中某些酶活性在低温的作用下或增强或减弱,所以也并不能说明一定和花芽分化有关。
之前的研究者还根据植物由营养生长转变为生殖生长时体内碳氮比的变化提出了C/N理论。
春化作用研究进展
春化作用研究进展春化作用是指低温(最好为0℃一20℃)诱导或促进植物成花的效应。
春化作用在冬性植物成花诱导中具有重要且不可替代的作用,通常认为春化作用决定开花启动。
早期的研究表明,在春化进程中发生了一系列的生理生化变化;后来的研究证明,新的mRNA、蛋白质与不同的春化处理相伴出现并存在着一个关键时期。
克隆与春化作用相关的基因将是研究春化机理的一个突破口。
Ⅰ春化作用的基本特征冬性和2年生植物开花必须经过一段时间的低温诱导,如果这些植物不经春化处理,其开花过程可以推迟几周甚至几个月。
植物春化作用具有以下几个明显的特点:(1)植物对春化的感应部位和效应部位都在茎端,而且发生反应的时间与发生效应的时间间隔很大这一点不同于光周期反应。
(2)春化过程是一个缓慢的量变过程(一般需要2~8周),需要细胞具有旺盛的代谢活性,代谢抑制剂实验证明,春化过程的代谢方式具有严格的顺序性和多步骤性。
(3)春化效应可被高温所解除,即脱春化作用,冬小麦一般(33士2℃ ),5d可使春化效应消失。
( 4)春化作用产生的效应:随着有丝分裂一直保留在茎端生长点,当其他因素,如生长状态、光周期适合时促进花。
低温产生的这种效应会因减数分裂或其他有性生殖过程而消失,而不能遗传给子代。
(5)春化作用与光周期关系极复杂,如一些植物短日照可替代冷处理,而对另一些植物却有脱春化效果。
Ⅱ春化作用的影响因素(1)温度植物通过茎尖生长点感受低温刺激,从而通过春化。
植物开花对低温的反应有两种类型:一类是相对春化型,如冬小麦、白菜和萝卜等,一般是种子春化植物,不经过低温春化,虽营养生长期延长,但最终也能抽薹开花;另一类是绝对春化型,如洋葱、芹菜、胡萝卜和甘蓝等,多是绿体春化植物,不经过低温春化,将一直保持营养生长状态,绝对不能开花。
有研究表明,低温感应通过春化与花芽分化的早晚有关。
梁铁兵等研究认为苗期的低温处理对小麦的成花具有关键性的作用,而且有量性积累的关系。
春化作用的生物学意义
春化作用的生物学意义
以春化作用的生物学意义为标题,我们可以从植物的生长发育、适应环境、繁殖等方面来探讨春化作用的重要性。
春化作用对植物的生长发育有着重要的影响。
在寒冷的冬季,植物会进入休眠状态,生长停滞。
而春化作用可以促进植物从休眠状态中恢复过来,加速生长发育。
这是因为春化作用可以使植物体内的一些物质发生变化,如激素的合成和分泌等,从而促进植物的生长发育。
春化作用对植物的适应环境也有着重要的作用。
在春季,气温逐渐升高,光照时间逐渐增长,植物需要适应这种环境变化。
春化作用可以使植物体内的一些基因表达发生变化,从而使植物适应环境的能力得到提高。
例如,春化作用可以促进植物的花期提前,使植物能够更好地利用春季的光照和温度条件,增加繁殖的机会。
春化作用对植物的繁殖也有着重要的影响。
在春季,植物需要进行繁殖,以保证种群的延续。
春化作用可以促进植物的花期提前,使植物能够更早地进行开花授粉,增加繁殖的机会。
此外,春化作用还可以影响植物的性别表达,如雌雄花的形成等,从而影响植物的繁殖方式和繁殖效率。
春化作用在植物的生长发育、适应环境和繁殖等方面都有着重要的生物学意义。
对于人类来说,了解春化作用的机制和影响,可以帮
助我们更好地利用植物资源,促进农业生产和生态保护。
植物春化机制的研究和应用
植物春化机制的研究和应用春天的来临,带来了一片片嫩绿,植物开始生长、开花、结果,这都离不开植物春化机制的调节。
植物春化机制的研究不仅为我们解开了许多植物生长、开花和适应环境方面的谜团,还为农业和园艺生产提供了许多新的思路和方法。
本文将从植物春化机制的基础知识、研究现状、应用前景等方面进行阐述。
一、植物春化机制的基础知识植物春化是指在过冬后,随着气温等环境条件的改变,植物进入到生长期所要经历的一系列生物化学过程。
这个过程需要先与气温有关的信号,然后再启动一系列的生化反应,最终导致花芽分化和开花。
植物春化机制可以影响生殖发育和形态方面的特征,如种子形状、萼片数目和开花时间,对植物物种的适应性及其在生态系统中的作用有着重要影响。
气温是植物春化的最关键的刺激因素,其中高温为“推动”因素,低温为“打破休眠”因素。
研究表明,一般植物进入休眠状态后,需经受一定低温期,即茎冷硬化或根冷硬化,才能被高温激活进入春化状态。
另外,春天的日照时间和光质也起到一定的作用,尤其是在高纬度地区或海拔较高地区,光周期可能比气温更为重要。
二、植物春化机制的研究现状植物春化机制是一个复杂的过程,涉及到许多信号通路和基因的调控。
在过去几十年的研究中,我们了解了许多有关植物春化的分子机理。
其中,FT(flowering locus T)蛋白是植物春化的重要调节因子,它可以通过信号通路调节植物的开花。
另外,CO (CONSTANS)蛋白、SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO 1)蛋白等也是植物春化的关键因子。
在生长条件恰当的情况下,植物内部会产生一种“春化素”,这种激素可以作为信号,启动植物春化反应,并促进其进入开花期。
同时,春化素还可以通过FT蛋白调控开花基因的表达,从而启动花芽分化。
目前,许多学者团队正在通过基因工程和分子生物学等技术手段,探究植物春化机制的分子基础,从而揭开这一过程的奥秘。
黄花菜春化作用的研究与应用
黄花菜春化作用的研究与应用作者:宿富强来源:《农民致富之友》 2021年第30期宿富强黄花菜必须经过一定的持续低温阶段才能由营养生长转入生殖生长,抽苔现蕾,否则就一直停留在营养生长阶段,科学家把这一现象称为春化作用。
春化作用是黄花菜在自然生态系统中,为适应气候变化规律和特点,达到趋利避害、物竞天泽的目的,经长期选择进化而形成的一种自我保护的一种能力和特性。
它通过对温度的感知控制生长发育进程,确保开花结果避开寒冷的冬天而选择在温暖的夏季,为下一代的生长发育创造较为优越的条件,使其后代茁壮成长,在残酷的优胜劣汰中得以生存而延续其物种。
一、影响春化作用的因素1、温度黄花菜接受低温影响的部位是茎尖端的生长点和嫩叶,它们经受一定时间的持续低温作用之后,感受低温的部位分生组织中的RNA和蛋白质含量增加,代谢也发生顺序性变化,从而使黄花菜的生长发育进程发生改变,由营养生长转入生殖生长。
低温是黄花菜春化作用必须的主导因子,一般温度为0℃~15℃,最适宜温度为1℃~2℃。
在低温达到黄花菜春化作用的要求后,还需要持续一定的时间,不同品种所需要持续的时间不同,一般春化作用要求的温度越低,需求的时间就越长,如比方品种的春化作用需要的时间一般在60天以上,而中部和南部的品种春化作用时间需要30天~50天。
这是黄花菜在不同地域长期生存进化而来的结果。
2、水分水是黄花菜春化作用必须的物质和媒介,春化作用所发生的各种物理变化和化学反应都是在水的直接参与下或在水中进行的,离开了水,黄花菜的春化作用就不能进行,因此,水是春化作用必须的要素之一,只有在春化期间满足了它对水分的要求,黄花菜的春化作用才能正常进行,否则,黄花菜的春化作用就会停滞不前或终止。
一般情况下,只要土壤的含水量保持在40%以上就能满足春化作用要求,以土壤含水量60%~70%最适宜,当土壤含水量超过70%以后,不利于用春化作用,甚至对春化作用起抑制作用。
3、氧气氧气是黄花菜新陈代谢必须的基础物质,有氧呼吸是黄花菜新陈代谢的主要形式,因此,与黄花菜新陈代谢密切相关的春化作用也同样与黄花菜的有氧气呼吸有着密切的联系。
“春化”现象在花卉栽培中的利用
“春化”现象在花卉栽培中的利用在花卉栽培中,温度对于花卉植物生长发育的影响,还表现在春化作用上。
某些花卉在其个体发育过程中,要求必须通过一个低温周期,才能促进花芽形成和花器发育,这一过程叫做春化阶段,使花卉通过春化阶段的这种低温刺激和处理过程叫做春化作用。
春化作用是一些花卉植物能再次开花的必备程序,因为花卉在发育的某个阶段,特别是在发芽后不久,由于低温的作用而促进花芽的形成,因而才能开花。
上世纪20年代末至30年代初,被前苏联科学家称之为“春化”现象的理论已经提出。
“春化”的原意即“催春”,也就是当时发现一些冬播作物如麦类等,在发芽时必须经受低温的影响,才能抽穗、开花、结实。
时至今日,经过各国科学家的进一步研究,“春化”理论已得到不断地充实和发展,并已充分地运用到农林花卉植物的栽培实践中。
许多花卉植物在栽培过程中,都存在着“春化”现象。
于是采用“春化”技术,对它们进行一定天数的低温处理,就能使它们按时或提早开花。
如秋播的草花中,有一些花卉如果苗期不经过一定的低温阶段就不能开花结实,如金盏菊、龙头花、草石竹、三色堇等。
木本花卉如梅花、碧桃等,7月至8月间形成花芽后也必须经过一段低温,才能正常如期开花。
山茶花的花芽形成要25℃以上,而生长开花却在10℃左右。
现已发现,春化作用的处理温度和处理时间因花卉不同而有异。
一般来说,春性花卉要求在5℃-12℃的温度下处理5-15天,如一年生花卉,秋季开花的多年生草花;而冬性花卉要求在0℃-10℃的温度下处理30-70天,如两年生草花、早春开花的多年生花卉;半冬性花卉要求在3℃-15℃的温度下处理15-20天等。
如果将尚未完成春化处理的花卉放回常温环境中,春化效应即可消失,达不到应有的处理效果。
如美国石竹和月见草,各自用5℃和3℃-4℃的低温处理40-60天或30-60天,它们就都能抢在花时之前争芳斗艳。
矢车菊的发芽种子,经过21天0℃-4℃的低温锻炼,必定花信早来。
植物春化作用研究进展
植物春化作用研究进展
李梅兰;侯雷平
【期刊名称】《山西农业科学》
【年(卷),期】2005(033)001
【摘要】简述了植物春化作用的形态学和生理生化基础,分析了与春化作用有关基因间的相互联系,介绍了春化作用的分子基础与DNA甲基化的相关性.
【总页数】3页(P43-45)
【作者】李梅兰;侯雷平
【作者单位】山西农业大学园艺学院,山西,太谷,030801;山西农业大学园艺学院,山西,太谷,030801
【正文语种】中文
【中图分类】S184
【相关文献】
1.植物春化作用及其研究进展 [J], 程星;秦海英;韩相林
2.植物春化作用条件及机理研究进展 [J], 刘磊;刘世琦
3.植物春化作用研究进展 [J], 石磊;傅佑丽
4.植物春化作用机理研究进展 [J], 刘生财;蒋欣梅;于锡宏
5.植物春化作用的研究进展 [J], 赵春哲
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春化作用与光周期在生产实践中的应用现状
春化作用与光周期在生产实践中的应用现状中药11-1 xxxxxx摘要:春化作用与光周期是两种对植物有深远影响的自然现象,在农业生产中有着广泛的应用。
可以这么说只有搞清楚春化与光周期才能更好的服务于农业,笔者立身现代潮流之中,感慨于国家的兴农政策,收集诸多春化作用与光周期的应用现状的实例,只为了更有利于现代农业的发展。
关键词:春化光周期实践现状发展植物从营养生长转入生殖生长即花的形成是植物生活史上的一个重大的转折点,这种转变只能发生在植物一生的某一时刻,在一定范围内这一时刻的遗传是固定的[01]。
1春化作用1.1春化作用的概念及发现一般指单子叶植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,这种现象被称作春化现象。
简单的说就是低温促进植物开花的作用[02]。
早在很久以前,我国北方农民就在农业生产中运用了春化作用的一些原理,创造性的发明了“闷麦法”,促进了我国早期农业的发展。
也许是受到这种启发,国外植物学家开始注意到这种低温对作物成花的影响。
当然不是所有植物都会受到春化作用的影响,需要春化的植物,包括大多数二年生植物,如萝卜、白菜、天仙子等,部分的一年生冬性植物,如黑小麦、冬黑麦等,以及一些多年生草本植物[03]。
需要春化的植物经过低温处理后,往往还需要较高的温度和长日照才能顺利开花。
1.2春化作用的机理研究表明,FLC的转录水平与开花有量化的关系,春化作用使其mRNA降低,一般情况下,FRI能促进FLCmRNA的积累从而抑制开花[04]。
冬性一年生植株对于春化作用的需求是由于显性等位基因FRI和FLC协同作用所致。
通过对FLC的克隆及其功能的研究表明,FLC 编码一个含MADS盒的开花抑制转录因子,它是控制拟南芥开花春化途径的枢纽基因。
编码一个含有2个卷曲螺旋结构域蛋白,表明它和其他的蛋白或核蛋白存在相互作用是促进FLC 的表达,从而实现对开花的抑制作用。
春化作用对于开花的促进作用是通过抑制FLC的表达实现的,但这种抑制并不通过FRI的调节途径,而是通过另外一条与FRI激活FLC平行的途径[05].品种的冬春习性可以通过显隐性春化基因的替换而转化,Cappelle-Desprez为冬性小麦品种,Worland和Law将Cappelle-Desprez的隐性基因vrn-D1替换中国春习性小麦相同位点的显性基因,中国春则转化为冬性;Hobbitsit为冬性小麦品种,将显性春化基因Vrn-A1导入,Hobbitsit即转变为春性品种[06]。
春化作用8211春化作用及植物对低温反应的类型早在19世纪人们
春化作用8211春化作用及植物对低温反应的类型早在19世纪人们春化作用8.2.1.1 春化作用及植物对低温反应的类型早在19世纪人们就注意到低温对作物成花的影响。
如小麦和黑麦的有些品种需要秋播--“冬性”品种;有些则适应春播--“春性”品种。
如果将冬性品种改为春播,则只长茎叶,不能顺利开花结实;而春性品种不需要经过低温过程就可开花结实。
在一些高寒地区,因严冬温度太低,无法种植冬小麦。
前苏联的李森科(Lysenko) 将将吸涨萌动的冬小麦种子经低温处理后春播,可在当年夏季抽穗开花,遂将这种方法称为春化,意指冬小麦春麦化了。
低温促进植物开花的作用称为春化作用(vernalization)。
我国北方农民很早就应用了“闷麦法”,即把萌发的冬小麦种子闷在罐中,经过在0~5℃低温处放置40~50d 处理后,就可在春季播种,当年获得收成。
需春化的植物:大多数二年生植物(如萝卜、胡萝卜、白菜、芹菜、甜菜、荠菜、天仙子等);一些一年生冬性植物(如冬小麦、冬黑麦、冬大麦等);一些多年生草本植物(如牧草)。
需要春化的植物,经过低温春化后,往往还要在较高温度和长日照条件下才能开花。
因此,春化过程只对植物开花起诱导作用。
春化作用是温带地区植物发育过程中表现出来的特征。
在温带地区,一年之中由于太阳到达地面的入射角变化很大,引起四季温度的变化十分明显,温带植物在长期适应温度的季节性变化过程中,其发育过程中表现出要求低温的特性。
植物对低温的反应类型:一类是相对低温型,即植物开花对低温的要求是相对的,低温处理可促进这类植物开花。
一般冬性一年生植物属于此种类型,这类植物在种子吸涨以后,就可感受低温。
另一类是绝对低温型,即植物开花对低温的要求是绝对的,若不经低温处理,这类植物则绝对不能开花。
一般二年生和多年生植物属于此类,这类植物通常要在营养体达到一定大小时才能感受低温。
8.2.1.2 春化作用的条件1. 低温和时间低温是春化作用的主要条件之一,对大多数要求低温的植物而言,最有效的春化温度是1~7℃。
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植物春化作用的研究进展
摘要:春化作用是近代植物科学领域的一大发现,对其进行深入的研究有助于农业生产的发展。
故文章从植物对低温的反应类型、进行春化的条件以及春化作用在农业生产上的应用,总结分析了春化作用研究的进展情况。
关键词:春化作用;低温;条件;应用
中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:1674,0432(2011),05,0324,1 作物的生长发育进程和温度的季节变化相适应。
一些作物在秋季播种,冬季前经过一定的营养生长,然后经过寒冷的冬季,在第二年春季重新旺盛生长,春末夏初开花结实。
而将秋播作物春播,则不能开花或延迟开花。
早在1918年
Carssiler用冬黑麦进行试验时发现,冬黑麦在萌发期或苗期必须经历一个低温阶段才能开花,而春麦则不需要。
在一些高寒地区,因严冬温度太低,无法种植冬小麦。
故1928年Lysenko把吸水萌动的冬小麦种子经过低温处理后春播,便可以在当年的夏季抽穗开花,于是将其称之为春化,意思是使冬小麦春麦化了。
这种低温诱导促使植物开花的作用叫春化作用。
如果没有经过低温处理,这类植物则维持营养生长状态或推迟开花,例如甘蓝、天仙子等植物,如不经过低温,其茎就不能伸长而呈莲座状。
我国北方农民早就应用春化处理来进行冬麦春播或春季补苗,如“闷麦法”,即是将吸涨萌动的冬小麦种子闷在罐中,放在0,5?低温下40 -50天即可用于春季补种。
除了冬小麦、冬黑麦、冬大麦等冬性禾谷类作物外,某些二年生植物,如白菜、萝卜、芹菜等,以及一些多年生草本植物(如牧草)也需要低温春化,这些植物通过低温春化后,还要在较高温度下生长一段时间,并且许多植物还要求在长日照条件下才能开花,因此春化过程只是对开花起到一定的诱导作用。
植物对低温反应的类型,植物开花对低温的要求一般有两种:
1 对低温的绝对要求
多年生草本植物对低温的要求通常是绝对的,它们在第一年秋季长成莲座状的营养植株,并以这种状态过冬,经过低温诱导,在次年的夏季抽苔开花。
如未经过一定时间的低温处理,就会一直保持营养状态而不能开花。
2 对低温的相对要求
冬小麦等许多冬性植物对低温的要求就是相对的。
低温处理可促进这些植物的开花,没有经过低温处理的植株,必然要经历一个较长的营养生长期延长,但是最终也能开花。
这些种类的植物对春化作用通常只是量的需求,一般会随着低温处理时间的加长而减少其到抽穗所需要的时间。
各种植物在系统发育中有着各自不同的特性,因此对春化温度的要求也各不相同,例如,以原产地为依据可以将小麦分为冬性、半冬性和春性三种类型,它们对低温范围和时间的要求是不同的,通常情况下,冬性越强的小麦,其对春化温度的要求就越低、时间也越长。
3 影响春化作用的因素
3.1采取较低的温度
通常情况下,采取的低温范围与时间与植物的种类有关。
大部分植物的有效春化温度
大概在卜2?左右,且在一定的时限内,春化效应随低温处理时间的延长而增加。
一般在植物的春化过程结束之前,若将植物放置在较高温度的成长环境下,其低温的效果就会被减弱或消除,我们将这一现象称作“去春化作用”或“解除春化”。
通常情况下,解除春化的温度在25,40?左右,以冬小麦为例,将其放置在30?以上的环境下,大概3,5天即可解除春化。
一般说来,植物所经历的低温春化的时间越长,那么其解除春化就越加困难,需要历经的高温时间也随之延长。
在春化的过程结束以后,春化效应就进入了稳定期,不会因为高温条件而解除。
大多数
去春化的植物返回到低温,又可重新进行春化,而且低温的效应是可以累加的,这种解除春化后,再恢复春化的现象称为再春化现象。
3.2水分、氧气、营养和光照
春化作用除了要求有一定时间的低温外(1,2?),还需要有适量的水分、充足的氧气和必不可少的营养物质。
只有这样才能够维持其正常生长。
试验表明,将已萌动的小麦种子经过失水干燥处理后,使它的含水量低于40,,然后再给予充足的氧气和营养物质,结果表明这样的种子不能通过春化。
4 春化作用在农业生产上的应用
4.1人工春化处理
我国农民创造的“闷麦法”即可用于在春天补种冬小麦。
在育种工作中利用春化处理,可以在一年中培育3,4代冬性作物,加速育种过程;为了避免春季“倒春寒”对春小麦的低温伤害,可以对种子进行人工春化处理,适当晚播,同时可提早成熟。
4.2控制花期
在园艺生产上可以用低温处理促进石竹等花卉的花芽分化,低温处理还可以使秋播的一、二年生草本花卉改为春播,当年开花;利用解除春化控制某些植物开花,如越冬贮藏的洋葱鳞茎在春季种植前用高温处理以解除春化,防止它在生长期抽苔开花而获得大量的鳞茎。
例如:我国四川省种植的当归为二年生药用植物,当年收获的块根质量差,不宜入药,需第二年栽培,但第二年栽种时又易抽苔开花而降低根的品质。
此时,可在第一年将块根挖出,贮藏在高温下,使其不通过春化以减少第二年抽苔,从而获得较好的块根,提高产量和药用价值。
5 结语
植物的春化作用对发展农业生产具有重要意义,尽管经过多年的试验总结与分析,人们对于植物生长与春化作用的条件已经有了初步的认识和掌握,并且在实际
生产上取得了很好的成效,但对于分子机理上的春化作用研究,如春化素及其它生长物质在植物春化的调控作用方面仍有待于进一步的研究。
参考文献
[1]王丽丽,胡宁宝,李红艳.春化作用分子机理及激素调控研究进展.内蒙古农业大学学报(自然科学版),2008
[2]邓志刚,毛洪捷,单华金.春化作用的研究进展.通化师范学院学报,2000
[3]赵虹,胡卫国,詹克慧.黄淮南片冬麦区主导品种春化基因及冬春性分析.西北植物学报,2010
[4]杨宗渠,尹钧,任江萍.春化处理对小麦生育期及幼穗分化效应的基因型差异.西北
农业学报,2009。