光周期现象
园艺植物育种学形考作业及参考答案
园艺植物育种学作业1绪论，第1~3章（要求：第三周末以前完成）一、名词解释1.种质资源：种质资源又称遗传资源。
种质是指生物体亲代传递给子代的遗传物质，它往往存在于特定品种之中。
如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物，都属于种质资源的范围。
2.引种：把别的地区的动植物优良品种引入本地区，选择适于本地区条件的加以繁殖推广。
把外地的优良品种引入本地种植3.光周期现象：光周期现象：是指光照周期长短对植物生长发育的反应4.选择育种：利用的是现有品种在繁殖过程中的自然变异作为选择工作的原始材料杂交育种等是用现有品种先人工创造出变异，然后进行选择工作引种是以品种或杂交组合为单位进行比较选择选种首先是以个体为单位进行选择，然后进行系统群体间比较5.遗传力：遗传力又称遗传率，指遗传方差在总方差（表型方差）中所占的比值，可以作为杂种后代进行选择的一个指标。
遗传力分为广义遗传力和狭义遗传力。
数量性状受到环境因素的影响很大，那么表型的变异可能有遗传的因素，也有环境的因素，甚至还有环境和遗传相互作用的因素。
二、填空题1．根据群体的遗传组成不同，品种可分为自交系品种、群体品种、杂交种品种、多系品种和无性系品种。
2.育种目标是指作物通过遗传改良后要达到的目的。
育种目标总的分为生物学目标和经济学目标。
3．在相当长的时期内我国植物种资源研究工作重点仍将是“广泛收集、妥善保管、深入研究、积极创新、充分利用”。
4.根据生产实践经验，引种成功与否以引入品种表现的适应性指标、效益指标和繁殖能力作为评定引种成功的主要指标。
5.育种最基本、最重要的工作是从引种开始，其正确与否及水平高低直接影响育种进展速度的快慢和获得成果的大小。
三选择题1.观赏的花卉有时要求同一品种中有不同的花色组成（但比例可控），指的是品种的（b）。
A.特异性B.一致性C.稳定性D.优良性2.利用绝对无融合生殖所产生的种子进行繁殖的群体是（d）品种。
光周期现象
二、植物对光周期反应的类型 ①长日植物(LDP) ②短日植物(SDP) ③日中性植物(DNP) ④长-短日植物 ⑤短-长日植物 ⑥中日照植物 ⑦两极光周期植物
长日植物（long day plant，LDP）
• 指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定 时数，才能成花的植物。对这些植物延 长光照可促进或提早开花，相反，如延 长黑暗则推迟开花或不能成花。 • 属于长日植物的有：小麦、大麦、黑麦、 油菜、菠菜、萝卜、白菜、甘蓝、芹菜、 甜菜、胡萝卜、金光菊、山茶、杜鹃、 桂花、天仙子等。
二、光周期诱导的机理 （三）光周期刺激的感受和传递： 感受光周期刺激的部位是成熟叶片，而发 生反应的部位是芽。可见二者之间必有某种刺 激信息的传导，因而有人提出了开花刺激物学 说。 韧皮部传导。 （四）开花刺激物的性质：至今为止，仍有争议： 植物的成花与甾类化合物和植物激素有一定关 系。
第二节 光周期现象
一、 在一天之中，白天与黑夜的相对长度，称 为光周期(photoperiod)。 昼与夜的长度因地球的纬度及季节的变化 而不同。在北半球不同纬度地区，一年中白天 最长夜间最短的一天是夏至，而且纬度愈高， 白天愈长夜间愈短；相反，冬至是一年中白天 最短夜间最长的一天，纬度愈高，昼愈短夜愈 长；春分与秋分的昼夜长度相等，各为12小时。
临界暗期（critical dark period）
• 自然条件下，一天24h中是光暗交替的， 即光期长度和暗期长度互补。有临界日 长就会有相应的临界暗期，指在光暗周 期中，短日植物能开花的最短暗期长度 或长日植物能开花的最长暗期长度。 • 在植物的光周期诱导成花中，暗期的长 度是决定植物成花的决定因素。
短日植物（short day plant，SDP）
• 指在24h昼夜周期中，日照长度短于一定 时数才能成花的植物。对这些植物适当 延长黑暗或缩短光照可促进或提早开花， 相反，如延长日照则推迟开花或不能成 花。 • 属于短日植物的有：水稻、玉米、大豆、 高粱、苍耳、紫苏、大麻、黄麻、草莓、 烟草、菊花、秋海棠、腊梅、日本牵牛 等。
光周期现象名词解释
光周期现象名词解释
光周期现象是指一个正弦信号经过不同频率的调制后再进行幅度检波，其输出电压随调制频率而变化。
这种因为载波振荡和解调作用所引起的各次谐波之间产生差值的规律称做“光周期”或者叫做“光学频移”。
利用光周期可以实现很多功能：无线通讯、广播系统等都需要有相应的技术来对已发射的基带信号加以处理。
当然还包括调节非线性元件参数，改善伺服特性。
总之，自动控制中采样-保持环节就是模拟了光周期原理设计得到的。
- 1 -。
光周期现象
光周期现象光周期现象是指在一定条件下，以一定的周期性方式，产生的光变化现象。
它是一种由激素、器官、神经元和各种环境因素相互作用影响，通过输入信号调节能量来实现自然节律，从而改变光照强度的特定现象。
它是一种自主的、多变的、节律性的、可重复可积累的光变化现象，为生物的行为背后的机理提供了有力的证据。
光周期现象被广泛用于生物的行为学研究。
近年来，随着研究硅酸盐芯片的深入研究，发现了光周期现象的在植物的作用机制。
显微镜下，硅酸盐植物的细胞皮层中具有着长叶期和短叶期。
当太阳落山后，植物会自然发生叶落。
当硅酸盐植物处于短叶期，植物会根据太阳光的强弱，调节供给能量，也就是生物节律发挥作用，引起植物叶落的现象。
光周期现象也有助于生物行为分析。
比如说，我们研究实验室小鼠已经证实，天气热的时候，小鼠会选择睡眠，而当天气凉爽的时候，小鼠会选择活动。
从行为学的角度讲，小鼠的行为是由太阳光照射的一个光周期现象所引起的。
比如说，在晴天，太阳光比较强，小鼠就会睡眠；而在阴天，太阳光弱，小鼠就会活动，这就是光周期现象带来的生物行为分析效果。
光周期现象对生物行为的研究，还为建立可靠的生物节律模型奠定了基础，并且为新型计算机及机器人技术提供了有价值的参考。
它可以帮助我们更深入地了解动物的活动和行为，以及他们的行为之间的关系，从而解决一系列有关生物生理和行为调控的问题。
综上所述，光周期现象既是一种自然现象，也是一种行为学研究的重要课题，它可以通过改变光照强度，调控能量，调节生物的行为，为生物节律模型奠定基础，为新型计算机及机器人技术提供值得参考的资料，这是其价值所在。
它不仅改变了我们对生物学的认知，也提供了强有力的工具和模型，用于探索生物的行为和未来的可能性。
第九章 光周期现象
6、光期与光周期诱导——影响成花数量
大豆（SDP,15h）
暗期长度为16h 结论：暗期对成花起决定性作用，但光期必不可少。
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在进行暗期间断实验过程中发现，
红光间断的效果最好，蓝光较差， 绿光无效。如果红光间断后接着 进行远红光间断，能够消除红光 间断的效果。
长日植物 １
短日植物
引种
育种 控制花期 调节营养生长和生殖生长
1 引种 引进新的作物或品种时，首先要了 解被引种作物的光周期特性。如果原产地与引 入地区光周期条件差异太大，就有可能因生育 期太长而不能成熟，或者因生育期太短而产量 过低。 我国南方多为SDP。北方多为LDP。纬度越高临 界日长越长。一般来说，SDP南种北引，开花 期推后，生育期会延长；北种南引，生育期会 缩短，开花期提前。LDP刚好相反。所以对于 收获果实和种子的作物在引种时必须考虑引进 后能否适时开花结实，否则就会导致颗粒无收。
一月腊梅二月梅， 三月迎春四牡丹， 五月芍药六栀子， 七月荷花八凤仙， 九月桂花十芙蓉， …….
2007国庆天安门广场花坛布置情况：此次花坛 使用的花卉有上百个品种（共计40万盆），包 括： 一品红、温室凤仙、彩叶草、四季海棠、菊花、 串红、大丽花、小丽花、龙柏、五针松、叶子 花、牵牛花、杜鹃、茶花、凤梨、丽格海棠、 桂花、米兰、石榴、兰花（蝴蝶兰、秋兰、墨 兰、文心兰、大花蕙兰、卡特兰等）
1
2
3
4
光周期感受的部位
菊花SD，LD处理
*感受光周期的部位是：叶片 反应部位 ：茎尖端生长点
3. 光周期诱导的时期 叶片感受光周期诱导的能力与叶龄和叶的 发育阶段有关. 例如,第四片，叶龄为四，只有一定叶龄的 叶片才能感受光周期诱导，也就是植株要 具有一定的生理年龄，如苍耳在叶龄为四 或五时，才能感受日照。 从叶的发育阶段看，刚刚充分展开的叶片 对光周期诱导最敏感，幼叶和老叶的敏感 性降低。
植物生理学第08章-植物的生殖生理
第八章植物的生殖生理本章内容提要：完成幼年期生长的植株的开花，还受到环境条件的影响，其中低温和光周期是成花诱导的主要外界条件。
一些二年生植物和冬性一年生植物的成花需要低温的诱导，即春化作用。
光周期对植物成花同样具有重要影响，植物对光周期的反应类型主要分为三类：短日植物、长日植物和日中性植物。
光敏色素参与了植物的开花过程，P fr/p r的相对比值影响植物的成花过程，短日植物的成花在暗期前期要求“高P fr反应”，在暗期后期要求“低P fr反应”，长日植物与此相反。
春化处理和光周期的人工控制，可调节植物的开花时期，春化和光周期理论在农业生产中有重要利用价值。
植物花器官的形成和性别分化受环境影响较大。
花粉能否正常萌发和受精取决于花粉和柱头之间的亲和性，人为干预可打破不亲和性。
外施生长素类调节剂可诱导单性结实。
第一节春化作用大多数植物都有一个共同点，就是在开花之前要达到一定年龄或是达到一定的生理状态，然后才能在适宜的外界条件下开花。
植物开花之前必须达到的生理状态称为花熟状态(ripeness to flower state)。
植物在达到花熟状态之前的生长阶段称为幼年期(juvenile phase)。
处于幼年期的植物，即使满足其成花所需的外界条件也不能成花。
已经完成幼年期生长的植物，也只有在适宜的外界条件下才能开花。
外界条件主要特征表现为温度高低和日照长短。
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）。
植物生理-名词解释
一．名词解释1.胞间连丝：是指贯穿细胞壁、胞间层，连接相邻细胞原生质体的管状通道。
2.温周期现象与光周期现象：在自然条件下气温是呈周期性变化的，许多生物适应温度的某种节律性变化，并通过遗传成为其生物学特性，这一现象称为温周期现象。
生物在暴露于阳光期间对变化产生的反应，尤指通过生物过程显示出来的反应称光周期现象。
3.质壁分离与质壁分离复原：如果把具有液泡的细胞置于水势较低的溶液中，液泡失水，细胞收缩，体积变小。
由于细胞壁的伸缩性有限，而原生质体的伸缩性较大，随着细胞继续失水，原生质层便和细胞壁分离开来，这种现象被称为质壁分离。
如果把发生了质壁分离的细胞浸在水势较高的稀溶液或清水中，外液中的水分又会进入细胞，液泡变大，整个原生质层很快会恢复原来的状态，重新与细胞壁想贴，这种现象称为质壁分离复原。
4.根系的主动吸水与被动吸水：由根系代谢活动而引起的根系吸水过程称为主动吸水。
由蒸腾拉力引起的根系吸水称为被动吸水。
5.植物的水分临界期与最大需水期：指植物在生命周期中对水分最敏感、最易受伤害的时期。
一般而言，植物水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，此时若缺水，使性器官发育不正常。
植物的最大需水期指植物生活周期中需水最多的时期。
6.大量元素与微量元素：植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素，它们约占植物体干重的0.01-10%，有C、H、O、N、P、S、K、Ga、Mg等9种元素。
植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。
它们约占植物体干重的10（-5）-10（-3）%，有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl等。
7.RuBP羧化酶与PEP羧化酶：核酮糖二磷酸羧化酶，催化1，5-二磷酸核酮糖和CO2生成二分子甘-3-磷酸甘油酸反应的酶。
亦称羧基歧化酶。
催化以磷酸烯醇型丙酮酸为底物，固定CO2形成草酰乙酸的酶，简称PEP羧化酶8.CO2饱和点与CO2补偿点：光合速率随CO2浓度增高而增加，当光合速率达到最大值时CO2浓度即为CO2饱和点。
光周期现象
光周期现象光周期现象是指生物在昼夜交替的自然环境中，受到日照时长变化的影响而产生的生理和行为变化。
在自然界中，许多生物都拥有对光周期的敏感性，通过感知光照的变化来调节自身的生理节律和行为模式。
光周期现象在植物中的表现在植物中，光周期现象表现为植物生长发育过程中受到光照长度的调控。
许多植物的开花、萌芽、休眠等生理活动都受到光周期的影响。
一些植物只在特定光照条件下才会开花，这种现象被称为光周期控制开花。
植物通过感知光照长度的变化来识别季节变化，调整自身的生长发育节律，以适应不同的环境条件。
光周期现象在动物中的表现除了植物，许多动物也对光周期具有敏感性。
在动物界中，光周期现象通常表现为对昼夜交替的适应性。
许多动物的生理节律，包括体温、代谢率、睡眠等，都受到日照长度的调节。
光周期对于动物的繁殖、迁徙、觅食等行为也具有重要影响。
一些动物在繁殖季节之前会做好迁徙的准备，以适应不同的光照条件。
光周期现象的生理基础光周期现象的生理基础主要与生物体内的生物钟系统密切相关。
生物钟是一种内在的生物节律调控系统，能够感知光照的变化，并调节生物体内的生理活动。
生物钟系统通过一系列的细胞信号传递和基因调控来实现对日照长度的感知和响应。
光周期现象的产生不仅涉及到生物钟系统中的基因调控、蛋白质合成等分子机制，还涉及到生物体内的激素分泌、神经系统活动等复杂生理过程。
光周期现象的意义与应用光周期现象对于生物的生存和繁衍具有重要意义。
对于农作物的种植和养殖来说，了解植物和动物的光周期特性可以帮助调控其生长发育节律，提高生产效率。
在医学领域，研究光周期现象对于理解人体的生理节律、睡眠障碍等问题具有重要意义。
此外，对于生态环境的保护和生物多样性的维护来说，对于不同生物的光周期特性有深入的了解也具有十分重要的意义。
总的来说，光周期现象是生物在自然环境中对于光照长度变化的适应性表现，是生物体内复杂生理系统和环境之间相互作用的产物。
对光周期现象进行深入研究，不仅可以更好地理解生物的生存和繁衍机制，还可以为农业生产、医学领域等提供一定的理论支持和应用价值。
光周期现象
光周期现象研究的前沿技术
• 光周期现象研究的前沿技术包括基因编辑、光谱分析和生物信息 学等
• 基因编辑：如CRISPR/Cas9技术，用于研究光敏感蛋白的功 能和信号传导途径
• 光谱分析：如光谱仪、遥感技术等，用于分析植物对光周期的 光谱响应
• 生物信息学：如基因组学、蛋白质组学等，用于研究光周期现 象的分子机制
• 光周期现象在未来农业发展中具有广泛前景和巨大潜力 • 广泛前景：光周期现象的研究和应用在设施农业、花卉园艺等领域具有广泛应用前景 • 巨大潜力：光周期现象的研究和应用有助于提高农业生产的资源利用效率，实现可持续农业发展
光周期现象研究的未来趋势与方向
• 光周期现象研究的未来趋势主要包括分子机制、生态功能和应用实践等方面 • 分子机制：光周期现象的分子机制研究将继续深入，揭示光敏感蛋白的功能和信号传导途径 • 生态功能：光周期现象在植物生理生态学中的作用将得到更全面的研究，如生态适应性和物种分布 • 应用实践：光周期现象的研究成果将更广泛应用于农业生产，提高农业产量和品质
光周期现象影响植物的生长发育、繁殖和抗逆性等方面
• 生长发育：光周期影响植物的营养生长和生殖生长，如枝条生长、叶片发育、开花等 • 繁殖：光周期影响植物的开花时间、花期长短、果实发育等，进而影响繁殖成功率 • 抗逆性：光周期影响植物的抗旱、抗盐、抗低温等逆境能力
光周期现象在农业中的应用
光周期现象对作物品种选择和栽培技术具有重要指 导意义
• 光周期现象研究的未来方向主要包括技术创新、跨学科合作和人才培养等方面 • 技术创新：光周期现象的研究方法需要不断创新，如基因编辑、光谱分析等前沿技术的应用 • 跨学科合作：光周期现象的研究需要多学科合作，如生物学、生态学、农学等学科的交叉融合 • 人才培养：光周期现象的研究需要培养高水平的人才，加强科研队伍的建设
植物生理 第十三章第三节 光周期现象
日植物
开
55
花
绝对长 日植物
66 绝对短 日植物
反 应
= LDP
= SDP
0
4
24
20
8
12
16
光期长度（h）
16
12
8
暗期长度（h）
20
24
4
0
植物名称
短日植物 菊花 ( Chrysathemum morifolium ) 大豆 ( Glycine max cv. Biloxi ) 厚叶高凉菜 ( Kalanchoe blossfeldiana ) 浮萍 ( Lemna purpusilla, strain 6746 ) 红叶紫苏 (Perilla crispa ) 裂叶牵牛 ( Pharbitis nil cv. Violet ) 苍耳 ( Xanthium Strumarium )
24小时周期中的临界日长 最少诱导周期数 （h）
16
12
13.5∼14
2~3
12
2
约14
1
约14
12
14 ~15
1
15.5
1
12~12.5
1
11.5
2~3
11
1
约14
1
13
1
4
长日植物的临界日长不一定比短日植物长
短日植物的临界日长不一定比长日植物短
同种植物的不同品种对日照的要求可以不同。 通常早熟品种多为长日或日中性植物，晚熟 品种多为短日植物。
• Corbesier L, Vincent C, Jang S, Fornara F, Fan Q, Searle I, Giakountis A, Farrona S, Gissot L, Turnbull C and Coupland G (2007). FT Protein Movement Contributes to Long-Distance Signaling in Floral Induction of Arabidopsis. Science 316 (5827): 1030-1033
光照对植物生长发育的影响
光照光照对植物生长发育的影响主要表现在：光照强度、光照时间（光周期）和光的组成（光质）三个方面。
（一）光照强度❑❑原生在森林边缘和空旷山地的植物多为喜光植物。
❑❑同一植物的不同器官需光度不同。
❑❑不同的生育时期需光度也不相同。
（1）根据蔬菜生长发育对光强的要求，可将蔬菜分为：❑❑强光照蔬菜：饱和光强1500µmol·m-2·s-1左右，西瓜、甜瓜、番茄、辣椒、茄子等。
❑❑中光照蔬菜：饱和光强800～1200 µmol·m-2·s-1，白菜类、根菜类、黄瓜等。
❑❑弱光照蔬菜：饱和光强600～800 µmol·m-2·s-1，绿叶菜类、葱蒜类等。
（2）根据种子萌发对光的需求不同，将蔬菜种子分为：需光种子：伞形花科、菊科右，而直射光只有37%的红、黄光。
2.光质作用数，而不是实际有无直射光的时数。
❑❑光周期现象：植物对日照长度发生反应的现象，称为光周期现象。
在各种气象因子中，光周期变化是季节变化的可靠信号。
❑❑临界日长长光照植物在短光照环境下，或短光照植物在长光照环境下，都不会开花或延迟开花。
这个短到足以引起短光照植物花原基发生的日照长度，叫做“临界日长”或“临界光周期”。
2.根据对光周期的要求，将蔬菜分为：长日照植物：长日促进开花，十字花科、伞形科、菠菜、莴苣、葱蒜类等；短日照植物：短日促进开花，豇豆、茼蒿、扁豆、刀豆、苋菜、蕹菜等；中日性植物：对日长反应不敏感，黄瓜、菜豆、茄果类等；限光性植物：一定日照长度范围，过长过短均不宜。
野生菜豆12-16h。
（1）作用光周期影响植物在一年内的特定时期开花；光周期影响植物的休眠、落叶；光周期影响鳞茎、块茎、球茎等地下贮藏器官的形成。
❑❑光周期的反应特性与引种育种极少数植物必须在严格临界日长条件才能开花，称为“质的光周期反应”。
多数蔬菜植物对光周期的反应不是特别严格。
如白菜、芥菜等在长日照下可以很快地开花，而在短光照下（8～10h/d）也可以开花，但开花时间延迟，这种现象可称为“量的光周期反应”。
花卉植物光周期现象的探讨
光周期反应与植物激素信号的交叉对话
总结词
光周期反应与植物激素信号之间存在密切的交叉对话， 这些相互作用对花卉植物的生长和发育产生重要影响。
详细描述
光周期现象与植物激素信号之间的交叉对话涉及到多个 层面。例如，生长素和赤霉素可以促进短日植物苍耳的 开花，而细胞分裂素则可以延迟其开花。此外，脱落酸 可以抑制短日植物的开花，但它却可以促进长日植物的 开花。这些激素之间的相互作用，共同调节着花卉植物 的生长和发育。
光周期现象的分子调控网络
总结词
光周期现象的分子调控网络涉及多种基因和蛋白，它 们相互协作，共同调节花卉植物的生长和发育。
详细描述
光周期现象的分子调控网络是一个复杂而又精细的系 统。在长日植物中，ELF3蛋白是一种关键的调控因子 ，它可以抑制FT基因的表达，从而延迟开花。在短日 植物中，EPR1和EPR2蛋白与ELF3相互作用，解除其 对FT基因的抑制作用，促进开花。此外，其他基因如 CO、GI、TOC1等也参与了光周期现象的分子调控网 络。
昼夜节律影响花卉植物的生长和开 花时间。
光周期对植物生长的影响
光周期对植物生长的影响主要 体现在株高、分枝数、叶面积
等方面。
在长日照条件下，花卉植物生 长迅速，株高和叶面积较大。
在短日照条件下，花卉植物生 长缓慢，株高和叶面积较小。
光周期与花芽分化的关系
光周期对花芽分化有一定影响。 在长日照条件下，花芽分化需要的时间较长，花朵数量较多。
这些植物在春季开花主要是为了防止在夏季高温高湿的环境 下花粉传播不良。
夏季开花的日中性植物
日中性植物是指对日照长度没有严格要求的植物，如向日 葵、鸢尾等。
这些植物在夏季开花主要是为了利用充足的日照和水分条 件，进行花芽分化和开花。
10 第十三章——光周期现象
% 100 相 开 和 它 应 对 花 其 反
11 22 66
33 44
77
55 66
= LDP = SDP
0
24
4 20
8 16
12
16 8
20 4
24 0
光期长度（ ） 光期长度（h）
12
暗期长度（ ） 暗期长度（h）
某些植物花芽开始分化所需的临界日长和诱导周期数
植 物 名 称 短日植物 菊花 ( Chrysathemum morifolium ) 大豆 ( Glycine max cv. Biloxi ) 厚叶高凉菜 ( Kalanchoe blossfeldiana ) 浮萍 ( Lemna purpusilla, strain 6746 ) 红叶紫苏 (Perilla crispa ) 裂叶牵牛 ( Pharbitis nil cv. Violet ) 苍耳 ( Xanthium Strumarium ) 长日植物 琉璃繁缕 ( Anagallis arvensis ) 天仙子 ( Hyoscyamus niger ) 毒麦 ( Lolium italicum ) 白芥菜 ( Sinapis alba ) 菠菜 ( Spinacia oleracea ) 拟南芥（ 拟南芥（Arabidopsis thaliana） ） 12~12.5 11.5 11 约14 13 1 2~3 1 1 1 4 16 13.5∼14 ∼ 12 约14 约14 14 ~15 15.5 12 2~3 2 1 12 1 1 24小时周期中的临界日长 小时周期中的临界日长 （h） ） 最少诱导周期数
诱导
信号
感应态能 决定 对适当的 在任何条 发育信号 件下继续 产生预期 发育进程 光周期 反应 温度 营养生长
光周期现象的发现过程
光周期现象的发现过程一、问题的发现人类早已注意到多种植物的开花时间相对稳定，但光周期在决定开花期方面所起的作用直到20世纪才了解清楚。
1912年，法国科学家Julien Tourniois对蛇麻子、大麻类植物作持续光照和遮光缩短日照处理后发现，缩短日照时数处理组开花最早。
由此得出结论，短日或长夜条件会引起蛇麻子、大麻类植物提早开花。
1913年德国G.A.克莱布斯发现人工加长每日照光时间，可使通常在6月开花的长春花属(Sem-pervivum)植物能在冬季开花。
这是植物光周期现象的较早研究，但他们都没有明确提出光周期理论。
二、理论的提出1920年，美国农业部Beltsville农业试验站的两位科学家，W. W. Garner 和H. A. Allard，他们将在美国南部正常开花的Maryland Mammoth（烟草的一个变种）移至北部栽培时发现，夏季高达3～5m的植株只长叶不开花，而冬季转入温室栽培后，株高不足1m就可开花。
他们又在冬季做了人工光照试验，在温室中，用人工光照延长日照长度，结果发现，烟草保持营养状态而不开花；在夏季做了人工黑暗试验，在大田里，用黑布遮盖植株，人为缩短日照长度，结果，烟草开花。
于是他们得到了一下结论：Maryland Mammoth受光照影响；只有短期暴露在光照下才开花；短日照是这种烟草开花的关键条件。
由这些结论，他们提出“植物开花与日照长度有关”，明确提出了光周期理论，并把短日照开花的植物称为“短日植物”，而与此相对应的称为“长日植物”。
在这之后人们又发现大豆、紫苏、高粱等也有这种现象，并各有其日长上限，日照长度短于此数值时即可开花，称此日长限度为临界日长。
同时发现菠菜、萝卜等植物相反，须在日照长度超过临界日长时才能开花。
根据开花与光周期的关系，可将植物分为4种类型：典型的短日植物、长日植物、中日性植物、日照中性植物。
短日（照）植物要求经历一段白昼短于一定长度、黑夜长于一定长度（称为临界暗期）的时期才能开花的植物。
光周期现象
光敏作用
暗期闪光中断效应作用的最大作用光谱正好是光敏素的最大吸收光谱，最小作用光谱也正好是光敏素的最小 吸收光谱。
开花传导
接受光周期诱导的部位是叶片，进行光周期反应的部位是茎尖的生长点，叶和起反应的部位之间隔着叶柄和 一段茎。那么，必然有一个开花刺激物传导的问题。以苍耳的嫁接实验来说明。把五株苍耳植物互相嫁接在一起， 且只让其中一株上的一张叶片处于苍耳开花适宜的光周期（短日照）下，其他植株都处于不适宜的光周期（长日 照）下，它们都可以开花。
从某种意义上来说，临界夜长比临界日长对开花更为重要。长夜诱导短日植物开花，却抑制长日植物开花。 因此，也把短日植物叫做长夜植物（long-night plant）。把长日植物叫做短夜植物(short-night plant)。
日中性植物
这类植物的成花对日照长短的反应不敏感，只要其他条件满足，在任何长度的日照下均能开花。如月季、黄 瓜、茄子、番茄、辣椒、菜豆、君子兰、蒲公英等。
植物光周期反应的不同类型是长期适应环境的结果。由于地球上同一纬度在不同的季节、不同纬度在同一季 节之间光周期不同，所以就形成了植物光周期反应类型的规律性分布。
机理
1
感受部位
2
开花传导
3
周期诱导
4
中断现象
5
光敏作用
感受部位
实验证实：感受光周期反应的部位是植物的叶片：例如用短日照的植物－菊花进行实验，首先将植株顶端的 叶子全部去掉。
②暗期光中断现象和生理效应暗期光中断现象表明了光周期反应与光强、光质以及参与光反应物质之间的关 系。
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五，光敏色素在开花中的作用
光敏素有两种存在形式，Pr和Pfr。在黄化组织中，光敏素大部分以红光吸收型（Pr）存在，其吸收高峰在660nm。当用红 光照射时，Pr的吸收光谱发生变化，吸收高峰在725 nm。这说明通过红光照射Pr已转变为另一种形式（Pfr）。 光敏素在开花中如何产生生理效应，目前还不清楚。光敏素本身并不是开花刺激物，但它可以触发开花刺激物的形成（合成 或激活）。现在一般认为，不论是短日植物（SDP）还是长日植物(LDP)，其开花都与Pfr与Pr的比例有关。对于SDP，在光期结 束时，Pfr/Pr比值高（因为在白天，红光比例大，有利于Pfr的形成），开花刺激物的合成受到阻止。转入夜间后，Pfr向Pr逆转， Pfr/Pr比值变小。当此值到一定水平时，就会触发引导开花刺激物形成的代谢过程，SDP的成花反应就可以发生。如暗期为红光 所间断，Pr转换成Pfr，Pfr/Pr比值升高，开花刺激物的形成即遭受阻止。
三，临界日长与临界暗期
• （一）临界日长
长昼夜周期中能诱导植物开花所需的最低或最高的极限日照长度。
长日植物（long-dayplant）是指在昼夜周期中日照长度等于或长于临界日长时，能诱 导开花或促进开花的植 物。如菠菜为13小时，天仙子为11.5小时。短日植物（shortday plant）是指在昼夜周期中日照长度等于或短于临界日长时，能诱导开花或促进开 花的植物。如苍耳为15.5小时，烟草为14小时，一品红为12.5小时。故长日或短日植 物的区别，是它们对日照长度的要求有一最低的或最高的极限。即对长日植物来说有 一最低的极限，则对短日植物有一最高极限
四，光周期诱导
（二）感受光周期的部位 植物感受光周期的部位是叶片，这是许多实验所证实。同时，叶片对光周期刺激的敏感性与其年龄有关，一般来说，幼叶和老叶的敏感性较弱，成长的 叶片敏感性最强。 （三）开花刺激物的传导 接受光周期诱导的部位是叶片，进行光周期反应的部位是茎尖的生长点，叶和起反应的部位之间隔着叶柄和一段茎。那么，必然有一个开花刺激物传导 的问题。以苍耳的嫁接实验来说明。把五株苍耳植物互相嫁接在一起，且只让其中一株上的一张叶片处于苍耳开花适宜的光周期（短日照）下，其他植株都 处于不适宜的光周期（长日照）下，它们都可以开花。这就证明，植株之间确有开花刺激物质通过嫁接的愈合而传递。另外，经过短日照处理的短日植物， 例如高凉菜，把其嫁接到长日植物八宝植株上，可引起八宝在短日条件下开花。反之，若将长日处理的长日植物，接到短日植物上，可引起短日植物在长日 条件下开花。这说明两种光周期反应的植株所产生的开花刺激柄或茎，可以阻止开花刺激物的运输，说明运输途径是韧皮部。 苏联的柴拉轩将这种刺激物叫做成花素（forigen），但这种物质至今还没有被分离出
来。
• 五，光敏色素在开花中的作用 光周期诱导植物开花所需要的光照强度并不高，但是在光周期诱导中所要求的光期， 是指有效的光照时间，不是光照强度。只要在有效期内，满足了对光的要求就可以开花。 所以，光照强度不是诱导开花的绝对因素。
要求经历一定的光周期才能形成花芽的现象。但其他生理活动也受光周期影响。
一 ，光周期与光周期现象的发现
（二）光周期现象的发现
人们早就注意到许多植物的开花具有明显的季节性，同一植物品种在同一地区种植时，尽管在不
同时间播种，但开花期都差不多；同一品种在不同纬度地区种植时，开花期表现有规律的变化。美国园艺学家加纳和阿拉德 （GarnerandAllard）在1920年观察到烟草的一个变种（marylandmammoth）在华盛顿地区夏季生长时，株高达3～5m时仍不开 花，但在冬季转入温室栽培后，其株高不足1m就可开花。他们试验了温度、光质、营养等各种条件，发现日照长度是影响烟草 开花的关键因素。在夏季用黑布遮盖，人为缩短日照长度，烟草就能开花；冬季在温室内用人工光照延长日照长度，则烟草保持 营养状态而不开花。由此他们得出结论，短日照是这种烟草开花的关键条件。后来的大量实验也证明，许多植物的开花与昼夜的 相对长度即光周期有关，即这些植物必须经过一定时间的适宜光周期后才能开花，否则就一直处于营养生长状态。光周期的发现， 使人们认识到光不但为植物光合作用提供能量，而且还作为环境信号调节着植物的发育过程，尤其是对成花诱导起着重要的作用。
四，光周期诱导
• 植物在一定的发育时期，如花熟状态和光敏感期，经过一定时 间的适宜光周期处理，便可保持诱导的效果而开花，该过程即 为光周期诱导。 • （一）光周期诱导的周期数 光周期诱导的周期因植物而异，大多数植物需要几天或几十天，
一般少于所要求的周期数就不能诱导成花，多于所要求的天数时
诱导效果更明显，各种植物光周期诱导需要的周期数与植物年龄 有关，在很多植物中常常看到随年龄增加，诱导周期数减少的现 象。
光周期现象
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一，光周期与光周期现象的发现
（一）光周期
自然界一天中白昼和黑夜的相对长度，称为光周期。光周期是指昼
夜周期中光照期和暗期长短的交替变化。光周期现象是生物对昼夜光暗循环格局的反应。 大多数一年生植物的开花决定于每日日照时间的长短。除开花外，块根、块茎的形成， 叶的脱落和芽的休眠等也受到光周期（指一天中白昼与黑夜的相对长度）的控制。植物 对周期性的、特别是昼夜间的光暗变化及光暗时间长短的生理响应特点。尤指某些植物
二，植物对光周期反应的类型
根据植物开花对光周期的反应，将植物分为3种类型： 1、长日植物（long-dayplant，LDP）指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数，才能成花的植物。对这些植物延长光 照可促进或提早开花，相反，如延长黑暗则推迟开花或不能成花。属于长日植物的有：小麦、大麦、黑麦、油菜、菠菜、萝卜、 白菜、甘蓝、芹菜、甜菜、胡萝卜、金光菊、山茶、杜鹃菊花、秋海棠、腊梅、日本牵牛等。如菊花须满足少于10h的日照才能 开花。 2、短日植物（short-dayplant，SDP）指在24h昼夜周期中，日照长度短于一定时数才能成花的植物。对这些植物适当延长 黑暗或缩短光照可促进或提早开花，相反，如延长日照则推迟开花或不能成花。属于短日植物的有：水稻、玉米、大豆、高粱、 苍耳、紫苏、大麻、黄麻、草莓、烟草、菊花、秋海棠、腊梅、日本牵牛等。如菊花须满足少于10h的日照才能开花。
六，成花诱导的多因子途径
（1）光周期途 径
（3）糖类（或 蔗糖）途径
（2）自主/春 化途径
（4）赤霉素途 径
七，光周期理论在农业生产上的应用
引种
控制花期
育种
控制营养生长 和生殖生长
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2016-06-14
二，植物对光周期反应的类型
3、日中性植物（day-neutralplant， DNP）这类植物的成花对日照长度不敏 感，只要其他条件满足，在任何长度的 日照下均能开花。如月季、黄瓜、茄子、 番茄、辣椒、菜豆、君子兰、向日葵、 蒲公英等。 除了以上三种典型的光周期反应类 型以外，还有一些其他类型：
比如还需要双重日照条件的植 物。例如风铃草，在前期的成 花诱导需要短日照条件，而在 后期花器官的形成却需要长日 照条件。这类植物称为短日长 植物。相反的还有长短日植物， 中日性植物等。
二，临界日长与临界暗期
•
（二）临界暗期及暗期的重要性
在自然条件下，昼夜总是在24小时的周期内交替出现的，因此，和临界日长相对应的还有
临界暗期。临界暗期是指在昼夜周期中短日植物能够开花所必需的最短暗期长度，或长日植物能够开花所必需的最长暗期长 度。植物开花究竟决定与日长还是夜长？有报道认为，以短日植物大豆为实验材料，日长16H及4H，暗期为4—20H，结果 表明，暗期在10H以下无花芽分化，暗期长于10H形成花芽，暗期13—14H花芽最多。又如长日植物天仙子，在12H日长和 12H暗期环境下不开花，但以6H日长和6H暗期处理则开花。由此可见，临界暗期比临界日长对开花更为重要。光对暗期中断： 在足以引起短日植物开花的暗期，在接近暗期中间时，被一足够强度的闪光所间断（夜间断），短日植物就不能开花，但长 日植物能开花。实验证明光对暗期中断，红光最有效。 •