第二节 光周期现象
光周期现象名词解释
光周期现象名词解释
光周期是指光的传播过程中出现周期性变化的现象。
光波传播的周期性是由于光波本身的波动性质所导致的，光周期的特征可以通过描述光波传播过程中的频率、波长、相位等参数来进行分析和解释。
光的周期性变化可以在多个层面上进行观察和解释。
在光学领域中，光的周期性变化通常是指根据光的频率或波长来描述的。
光的频率是指在单位时间内光波的周期性变化次数，通常以赫兹（Hz）为单位表示。
光的波长是指光波传播一个完整周期
所需要的距离，通常以纳米（nm）为单位表示。
通过观察和
分析光的频率和波长，可以揭示光的各种性质和行为。
在物理学中，光波的周期性变化还可以通过相位来描述。
光波的相位是指在光波传播过程中某一点的位置相对于一个参考点的相对位置。
当光波传播距离相等时，也就是在固定时间内，相位的变化也是周期性的。
相位的变化可以用来描述光波的各种干涉和衍射现象，它是光波的性质和行为的重要参数之一。
光周期现象在日常生活和科学研究中都有重要的应用。
例如，在光学技术中，光周期的变化可以用来研究和控制光的传播和干涉现象，广泛应用于激光技术、光纤通信等领域。
在光化学和光生物学中，光周期的变化可以揭示和分析光对化学和生物系统的作用机制，有助于研究和应用光合作用、光合细菌等生物过程。
总之，光周期现象是光波传播过程中出现的周期性变化现象，
通过描述光的频率、波长和相位等参数，可以揭示光的各种性质和行为。
光周期现象在科学研究和应用中具有重要意义，对于深入理解光的本质和推动光学技术的发展具有重要的作用。
植物成花生理(精)
四、春化作用的机理 1.感受低温的时期和部位 时期：种子萌发到幼苗生长期均可。 部位：一般认为在有细胞分裂的组织 或即将进行分裂的细胞中。
2.春化效应的传递 韧皮部传递 3.春化的生理生化基础 4. 春化素、赤霉素、和其他生长物质与春化作 用的关系 5.春化作用在农业生产上的应用 ①人工春化处理 ②调种引种 ③控制花期
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。
二、光周期诱导的机理 （五）光敏色素在成花诱导中的作用： 植物的成花作用受 Pfr/fr比值影响，短 日植物要求低的 Pfr/fr比值，长日植物则要 求相对高的 Pfr/fr比值。而日光中含有高比 例的红光，故光期结束时植物体内Pfr占优势， 黑暗中Pfr能缓慢转变成Pr成被破坏，因而暗 期结束前Pr占优势，Pfr/Pr比值增高利于LDP 成花而抑制SDP成花，Pfr/Pr比值下降而效果 相反，在暗期中途或末尾以短暂红光处理， 可使Pfr迅速增高，则促进LDP成花而抑制SDP 成花这种效应又能为随后的远红光处理所逆 转。
(二)外部条件
光周期、低温
第一节 春化作用
一、春化作用的概念 低温诱导促进植物开花的作用称为春化 作用(vernalization)。 现在知道，需要低温诱导开花的植物主 要是越冬性一年生植物和一些二年生植物， 如小麦、芹菜、胡萝卜、萝卜、白菜、荠菜 和天仙子等。这些植物通过低温春化之后， 要在较高温度下才能开花，因此，春化过程 只是对开花起诱导的作用。
第八章
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
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。
苏州大学医学院基础医学系教案
1、试述植物受精后雌蕊的代谢变化？
2、植物自交不亲和性的分子基础是什么？
其它
说明：
5．请按格式要求完成教案
6．教案按章节（根据内容而定，一般不要超过4学时）
7．内容简明扼要
8．重点突出
2、试用实验证明感受光周期刺激的部位在叶片？
其它
说明：
1．请按格式要求完成教案
2．教案按章节（根据内容而定，一般不要超过4学时）
3．内容简明扼要
4．重点突出
苏州大学基础医学与生物科学学院教案
编号：18
课程植物生理学授课人苏国兴、史全良
授课日期春/秋授课时间2课时
章节
第九章植物生殖生理
目的
要求
1、花生长发育所需条件、性别分化与表达。
四、春化作用机理及农业生产上应用
第二节光周期现象
一、植物光周期类型
二、光周期诱导
三、光敏素在植物成花中的作用
四、光周期诱导机理
第三节花器官形成生理
一、成花诱导的多因子途径
重点
难点
1、春化作用的生理生化变化
2、光周期的诱导、夜间断现，现象
思考题
1、将北方的苹果引到华南地区种植，苹果仅进行营养生长而不开花结果，试分析原因？
2、花粉萌发和花粉管伸长。
授课
内容
二、花形态发生中的同源异形基因和ABC模型
三、花生长发育所需条件
四、性别分化与表达
第四节受精生理
一、花粉寿命和贮存
二、柱头的生活力
三、外界条件对授粉的影响
四、花粉萌发和花粉管伸长
五、受精前后雌蕊的代谢变化
六、自交不亲和性
重点
难点
1、成花苏州大学基础医学与生物科学学院教案
光周期现象
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
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。
基础医学理论综合指导 光周期现象
基础医学理论综合指导光周期现象基础医学理论综合指导光周期现象基础医学理论综合指导:光周期现象每日光照期的长短因季节和纬度而异：例如在北半球冬季日照长而夏季日照短，在南半球则婉恰好相反。
季节间日照长度的差异在赤道附近不显著，但从赤道越往高纬度越明显。
对一定的纬度来说，日照期的长度可以精确地命令季节，比日照强度和气温都更可信。
在北半球的秋季，随着日照时间的延长，植物已经开始落叶，某些昆虫步入掌裂，候鸟准备工作南飞；至春季随着日照时间的缩短，候鸟北抵，昆虫衰退，植物也纷纷步入着叶开花期。
在这些现象中都就是日照长度的变化给生物提供更多了信息。
光周期现象就是物种长期演化的产物，它确保了生物能在适合的环境条件下生长和育种。
生物光周期现象因生物本身的发育阶段而异，同时也受到气温、食物等外界环境因素的影响。
现已言，光周期现象就是和生物内在的生物钟机制耦合在一起而发挥作用的。
人类早已将有关光周期现象的知识用于生产，应用较广的实例如调节光照时间以控制花卉的开花时间和家鸡的产卵量。
在自然条件下，昼夜周期的总长度是个定值（24小时），一定的光照期必然对应一定的暗期。
在人工条件下，虽可以产生任意长度的光暗组合，但要产生预期效果，仍需大致模拟生物已长期适应了的自然情况。
植物、昆虫和鸟类的光周期现象比较显著，对它们的研究也比较多。
这包含植物的开花、落叶，种子和芽孢的休眠状态及块茎、块根的构成等；昆虫的掌裂、迁徒和型变等；鸟类的飞虱、生殖腺发育、体脂累积和换羽等。
生物所需存有感光机制就可以对光周期作出反应：在植物中存有光敏素；在动物，视神经以及松果体或其他脑部结构就是反应的第一站。
其次，生物体内所需存有王奶贵装置（生物钟）就可以认定光照期（或暗期）的长度与否适合，这方面的研究还没获得什么关键成果。
最后，在反应的爆出环节上，植物可能将就是通过激素；动物则涵盖神经和激素两者。
生物光周期现象就是演化构成的遗传特性，它同意了物种能够对光周期做出什么反应，但实际出现的反应却又受到环境条件的影响。
《光周期现象》课件
农业
光周期控制技术可以提高作物 的产量和品质，调控花开花落、 果实成熟等农业生产过程。
生态保护
了解动物迁徙和季节性繁殖的 光周期规律有助于野生动物保 护和生态环境的维护。
医学研究
研究光周期对人类健康的影响， 为疾病诊断、预防和治疗提供 重要参考。
光周期对植物的影响
生长和休眠 开花时间 叶色变化
光周期调控植物的生长和休眠周期，影响植物的 生长速度和生理发育。
光周期现象 PPT 课件
欢迎来到光周期现象的课程。在本课程中，我们将深入探讨光周期的定义、 应用、对植物的影响以及调节光周期的因素。
现象及定义
光周期是指生物对于光的日周期性变化的反应。它是一种生物在每个自然日内发挥生理活动的周 期。
1 太阳的作用
光周期现象受到太阳光的影响，太阳的光照周期对生物的生理节律具有重要意义。
湿度和水分对光周期调节和植物 生长有着密切的关系，影响植物 的生理代谢和生长发育。
光周期实验与方法
• 日照箱实验：通过在不同光照条件下观察植物的生长和开花情况。 • 人工光周期调节：利用人工光源和灯光装置模拟不同光周期，研究光周期对植物生长的影响。 • 光感受器研究：研究光感受器的结构和功能，探究光周期感知和光周期调节的机制。
光周期决定植物的开花时间，适应不同季节的花 粉传播和种子扩散。
光周期引起植物叶片颜色的变化，适应不同光照 条件下的光合作用。
调节光周期的素
光照强度
光照强度是调节光周期的主要因 素之一，不同植物对光照强度的 要求不同。
温度
温度对光周期的调节起着重要作 用，温度变化会影响植物的生长 和开花时间。
湿度和水分
结论及展望
结论
光周期现象是生物对光的日周期性变化的反应， 对生命体的生活规律和生理活动起着重要调节作 用。
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）。
光周期现象的名词解释
光周期现象的名词解释光周期现象，又被称为日长现象，是指生物体的生理、行为或生态特性在一天中的变化规律，这些变化受到日照时间的影响。
光周期现象广泛存在于植物、昆虫和动物等生物体中，对其生长、繁殖和行为有着重要的调控作用。
下面将从不同生物体的角度解释光周期现象。
光周期现象在植物中的表现主要体现为花期、休眠和落叶等现象。
植物通过感知周围环境的光照强度和持续时间，调节自身的生长和发育节奏。
一般来说，春季光照时间逐渐增长，植物会迅速进入生长期，并花期也会提前。
而秋季光照时间减少，植物则会进入休眠状态，并且在光照不足的情况下，叶片会逐渐凋落，以减少水分的蒸腾。
对于昆虫来说，光周期现象主要影响其繁殖行为和孵化周期。
有些昆虫的交配行为和产卵行为会受到光照时间的影响。
以蚕为例，夏季日照时间较长时，蚕的幼虫期会相应缩短，从而提前蜕皮和进入蛹期。
而冬季日照时间短暂时，蚕的生长时间也会延长，以适应环境的变化。
这种光周期调控机制能够保证昆虫在适宜的季节完成繁殖，增加后代的存活率。
对于动物来说，光周期现象在生理和行为上的表现相对复杂。
在哺乳动物中，光周期现象对于生物钟的产生和调节起到重要的作用。
生物钟是一种内生性生物节律，可以用来预测周期性事件的发生。
通过感知光周期，动物的生物钟能够准确地调节其体温、代谢和活动状态等生理过程。
光周期还可以影响动物的季节性迁徙、冬眠和繁殖行为。
很多动物会利用光周期来判断适宜的繁殖时机，并在适当的时机进行求偶、交配和繁殖。
光周期现象可以说是生物体与外界环境之间的一种巧妙的互动机制。
生命在地球上漫长的进化过程中，通过适应和利用光周期现象，使得生物体能够在不同的环境条件下生存和繁衍。
对于植物来说，光周期是控制花期和繁殖的关键因素，对于昆虫和动物来说，光周期则是调节繁殖和行为的重要指标。
光周期现象进一步说明了生命对于光照的敏感性和对环境变化的适应能力。
总而言之，光周期现象是生物体对光照变化的敏感反应，通过调控生物体的生长、繁殖和行为等方面来适应环境的变化。
光周期现象发现-PPT精品文档
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(normally > 9-16 hours). These include lettuce, wheat, spinach, sugar beet, barley and so on.
4）中日性植物INTERMEDIATE-DAY PLANTS (IDP)which grow vegetatively if the day is too long or too short. These include sugarcane(12.5h). 5) 长短日植物 Long-short-day plant(LSDP). Flower induction was induced by long day but flower under short day such as Kalanchoe daigremontianum. 6) 短长日植物 Short-long-day plant(SLDP). Flower induction was induced by short day but flower under long day such as Campanula medium. 临界日长 Critical day-length: 昼夜周期中诱导植物开花 的极限日照长度,对SDP短于临界日长开花.对LDP 长于临界日长开花。
9.3 光周期
9.3.1 光周期现象的发现
光周期(photoperiod)：一昼夜中白天和黑夜的相对 长度。 1920年，美国Garner WW,Allard,HA发现美洲烟草 (maryland mammoth)在华盛顿附近的夏季长日 下不开花，而在冬天温室中却开花。 后来研究发现美洲烟草是否开花与日照长度(光周 期)有关，美洲烟草只有在日照长度<14h时方 开花，这导致光周期现象的发现。 光周期现象(photoperiodism):植物开花等对光周期 的反应。
第二节 光周期现象——植物生理学课件PPT
光周期 （photoperiod）
光周期现象 Photoperiodism
5-metho N-acetyltryptamine
MELATONIN: A POTENTIAL NIGHT-SIGNAL
植物对光周期的反应
Bolting
Tuberization
Flowering
Garner and Allard (1920)
MARYLAND MAMMOTH locus is a recessive gene in N. tabacum that confers short-day behavior (Allard, 1919; Lang, 1948).
In 1920, Wightman Wells Garner and Henry Ardell Allard were working at the USDA, in Beltsville on tobacco [Nicotiana], which normally flowers in the summer. They also noticed that soy beans sown at different times in the greenhouse all flowered at the same time, regardless of the date of sowing. Attempting to breed tobacco, they were working with a mutant named ‘Maryland Mammoth’, which did not flower in the summer, but did flower in the winter. Plants grew to 12 or 15 feet in height before the plants flowered. One of their goals was to pollinate the normal tobacco using pollen from the ‘Maryland Mammoth’, but the time interval of flowering between each plant was too long to allow pollination. They therefore set out to attempt to force the ‘ryland Mammoth’ to flower during the summer at the same time as the normal tobacco. ‘Maryland Mammoth’ tobacco requires a daylength of 12 hour or less in order to flower. The latitude of the U.S.D.A. in Maryland is approximately 40o N. Tobacco seeds are normally sown in the greenhouse in Feb and March, and the seedlings are planted out in the field during April and May, when the temperature is milder. When planted in the field the daylength is approximately 14 hr. This increases to 15 hr and then on June 21, the daylengths begin to decrease during the summer and fall, finally reaching a 12 hr daylength by September 21, when flowering is initiated. Following floral initiation, a number of weeks are necessary for floral development to occur.] After keeping the plants in a greenhouse, and adjusting temperatures unsuccessfully, they formed a hypothesis that stated that it was the length of day which controlled flowering. It was difficult to understand that flowering was actually promoted by giving less light, a condition which in general prevented flowering. They built a lighttight tent around the ‘Maryland Mammoth’, which they put up each day at 5:00 pm and took down at 9:00 am each morning, giving only an 8-hour daylength. It worked…and the ‘Maryland Mammoth’ tobacco was forced into flowering. This work laid the foundation of an enormous amount of research dealing with the Photoperiodic Responses of Plants. Thousands of papers have been published dealing with Photoperiodism. But in all, we have no sweeping generalities. Each species, and even varieties, seems to have its own features of response.
教学设计[植物光周期现象]
![教学设计[植物光周期现象]](https://img.taocdn.com/s3/m/b9d3d01a4afe04a1b171de90.png)
7.介绍光周期现象的转移和成花素的功能。
五、后测
提出问题，考察学生对光周期类型的掌握程度。
六、总结
和学生一起解答后测中的问题，总结本节课的内容。
PPT1-2
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板书
PPT4
PPT5-14
板书
引导学生参与设计实验
强调成花素最新成果
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2.光周期的反应类型及其特点
2.1 光周期反应的三种类型
2.2临界日长
2.3 暗期的作用
3.光周期的感受与传递
3.1植物感受光周期的部位
3.2 开花刺激物的传递
4.光周期理论的应用
教学重点
光周期的反Байду номын сангаас类型及其特点
教学难点
暗期的作用以及光敏素在光周期中的作用
教学方法策略
本节内容采用传统板书和PPT演示结合的教学方法，利用问题驱动法全面介绍光周期现象。对于抽象、图片类知识，如临界日长的讲解采用多媒体展示，而推理、总结的过程，如光周期反应的类型使用板书方式讲解，保证学生的理解时间。课程内容划分参考BOPPPS教学模块方法，依照起、承、转、合、切，分为六个阶段，依次为：导言、学习目标、前测、参与式学习、后测、总结。通过提问、让学生设计实验证明所讲理论知识的各种方法，引导学生主动参与教学过程。使用趣味性图片如两人高的美洲烟草来吸引学生注意。结合最新的分子生物学知识，利用最新的研究成果以及详尽的图片让学生理解光周期现象的原理以及成花素转移机理。
教学设计
植物光周期现象
课程名称
植物生理学
授课章节
第十章第二节
授课题目
植物光周期现象
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
李合生植物生理学第九章植物成花生理
春化作用与光周期
3. 足够水分，氧气和作为呼吸底物的糖类
-
响对图
冬８
黑 麦 开 花 的 影
2 春 化 天 数
春化持续的时间对去春化效果的影响
三、春化作用的机理：
1. 春化刺激的感受和传递 2. 春化的生理生化的基础 3. 春化作用与春化素，赤霉素
及其他生长物质的关系
1. 春化刺激的感受和传递
感受春化作用的时期
3. 春化作用与春化素，赤霉素及其他生长物质的关系
嫁接试验说明，在春化的植株中产生某种开花刺激物，传递到未 春化的植物而引起开花。
德国学者Melchers将其命名为春化素(Vernalin)
GA 可代替低温和长日照。GA是低温春化过程中形成的一种开花刺激物。
低温和赤霉素对烟草开花的效应
赤霉素对需低温胡 萝卜开花的影响
相 对
短日植物 苍耳
开
花 反
临界日长
应
6 12 18 24
每天光期长度 （ h）
长日植物 相 天仙子
对 开 花 临界日长 反 应
6 12 18 24
每天光期长度 （ h）
三种主要光周
相 对
期反应类型 开
花
反
应
日中性植物
6 12 18 24 每天光期长度 （ h）
(4) 中日照植物 （intermediate-daylength plant）
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3d，大麻4d，苎麻7d，菊花、红叶紫苏和高凉菜约12d。 长日植物如菠菜、油菜、白芥、毒麦等，也只需1个光
周期诱导。其它长日植物也在1d以上，如天仙子2～3d，甜 菜（一年生）15～20d，拟南芥4d，胡萝卜15～20d。
植物通过光周期诱导所需的时间，与植株年龄以及环境
4、解除冬性植物的春化：控制开花。
（四）调节营养生长和生殖生长 1、对以收获营养体为主的作物，可通过控制
光周期来抑制其开花。
2、对于短日植物麻类，南种北引可推迟开 花，使麻秆生长较长，提高纤维产量和质量，但 种子不能及时成熟，可在留种地采用苗期短日处 理方法，解决种子问题。
3、利用暗期光间断处理可抑制甘蔗开花，从 而提高产量。
叶和老叶的敏感性较弱，成长中的叶片敏感性较强。
(三）开花刺激物的传导
1.开花刺激物存在的证实：柴拉轩嫁接实验
图7 苍耳嫁接实验
将5株苍耳嫁接串连在一起，只要其中一株的一片叶接受了 适宜的短日光周期诱导，即使其它植株都在长日照条件下， 最后所有植株也都能开花（图7）。这证明确实有刺激开花 的物质（成花素）通过嫁接在植株间传递并发挥作用。
条件特别是温度、光强等的变化有关。一般增加光周期诱导
的天数，可加速花原基的发育，增加花的数目。
（二）感受光周期的部位
前苏联学者柴拉轩（Chailakhyan） 菊花实验
图6 叶片和营养芽的光周期处理对菊花开花的影响 LD.长日照 SD.短日照
实验证明：植物感受光周期刺激的部位不是顶端分生区而是叶片。 叶片对光周期刺激的敏感性与其年龄有关，一般来说，幼
2.成花素的运输
利用环割或蒸汽处理叶柄或茎，干扰或阻止韧皮部的运输，可延迟或 抑制开花，这表明开花刺激物质传导的途径是韧皮部。
埃文斯（Evans）用对短日植物苍耳去叶的实验来探讨成花刺激物质 运输的情况。他在苍耳植株接受暗期诱导刚结束时，立即去掉叶片，则 植株不能成花；若在暗期结束数小时后再去叶，植株就能开花，并发现 叶片在植株上保留1～2d，则可获得最大的开花效果。这说明成花刺激 物的合成需要一定的时间，植物成花刺激物运输的速度因植物种类而不 同。有的较慢，每小时只有几厘米；有的较快，可达每小时几十厘米， 接近于光合产物在韧皮部的运输
5.短-长日植物（short-long day plant） 这类植物的开花要求有先短日后长日的双重日照条件 如风铃草、鸭茅、瓦松、白三叶草等。
6.中日照植物（intermediate-daylength plant） 只有在某一定中等长度的日照条件下才能开花，而在较长
或较短日照下均保持营养生长状态的植物， 如：甘蔗的成花要求每天有11.5～12.5h日照
绝对的短日植物 必须经过连续的、一定天数的短日照才能开花。
相对的长日植物或短日植物
开花对日照长度的反应并不十分严格，它们在不适宜的 光周期条件下，经过相当长的时间，也能或多或少的开花。
图 3 对不同日长的几种开花反应 1.日中性植物； 2.相对长日植物； 3.绝对长日植物； 4.绝对短日植物； 5.相对短日植物
1.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。 如：小麦、大麦、黑麦、油菜、菠菜、萝卜、白菜
2.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。 如：水稻、玉米、大豆、高粱、苍耳、烟草
三、临界日长与临界暗期
（一）临界日长
使长日照植物开花的最短日照长度，或使短日照植物开 花的最长日照长度，称为临界日长（critical daylength）。
典型的长、短日植物，开花对日照长度的要求都有一 定的临界值，这样的植物称为绝对的长日植物或短日植物。
绝对的长日植物： 必须经过连续的、一定天数的长日照才能开花。
五、光敏色素在开花中的作用
让植物处于适宜的光照条件下诱导成花，并用各种单色光 在暗期进行闪光间断处理，几天后观察花原基的发生，结果 显示：阻止短日植物（大豆和苍耳）和促进长日植物（冬大 麦）成花的作用光谱相似，都是以600～660nm波长的红光 最有效；但红光促进开花的效应又可被远红光逆转。这表明 光敏色素参与了成花反应。
对于长日植物而言，从北向南引种时，开花延迟，生育 期变长，宜选择早熟品种；而从南往北引种时，应选择晚 熟品种。
(二）育种
通过人工光周期诱导，可以加速良种繁育、缩
短育种年限。
如在进行甘薯杂交育种时，可以人为地缩短光 照，使甘薯开花整齐，以便进行有性杂交，培育 新品种。根据中国气候多样的特点，可进行作物 的南繁北育：短日植物水稻和玉米可在海南岛加 快繁育种子；长日植物小麦夏季在黑龙江、冬季 在云南种植，可以满足作物发育对光照和温度的 要求，一年内可繁殖2～3代，加速了育种进程。
（二）临界暗期及暗期重要性
临界暗期(Critical dark period)
指的是光暗周期中，短 日植物能够开花的最 小暗期长度或长日植 物的最大暗期长度.
图4 暗期对苍耳开花的决定作用 数字为光照和暗期(有括号)的小时数
暗期重要性的验证 暗期中断实验
暗中断现象：
在光诱导的暗期阶段
给予足够强度的闪光
达到一定生理年龄的植株，在进行花芽分化 之前，只要经过一定日数适宜的光周期处理，以 后即使处在不适宜的光周期条件下，仍然可以长 期保持刺激的效果而诱导植物开花的现象。
（一）光周期诱导的周期数 （二）感受光周期的部位 （三）开花刺激物的传递
பைடு நூலகம்
（一）光周期诱导的周期数
不同植物通过光周期诱导所需的天数也不同： 短日植物如苍耳、日本牵牛、水稻等，只需要一个适宜
7.两极光周期植物（amphophotoperiodism plant） 与中日照植物相反，这类植物在中等日照条件下保持营养
生长状态，而在较长或较短日照下才开花 如狗尾草等。
在理解长、短日照植物时要注意以下几个问题：
1.长日植物的临界日长不一定比短日植物长，只是反应的方向 不一致。在中间交叉阶段，两者都开花；
图1. 北半球不同纬度地区昼夜长度的季节变化
（二）光周期现象的发现历程
1、光周期现象（photoperiodism）
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，植物对昼夜长度发生反应的现象
2、现象发现
美国园艺学家加纳和阿拉德烟草的开花实验
二、植物对光周期反应的类型
七、光周期理论在农业生产中的应用
• 引种 • 育种 • 控制花期 • 控制营养生长和生殖生长
（一）引种
在同纬度地区间引种容易成功；但是在不同纬度地区 间引种时，如果没有考虑品种的光周期特性，则可能会因 提早或延迟开花而造成减产，甚至颗粒无收。
对于短日植物，从北方往南引种时，如需要收获籽实， 应选择晚熟品种；而从南往北引种时，则应选择早熟品种。
第二节 光周期现象
主讲人：小强 组员：小强
• 光周期与光周期现象的发现 • 植物对光周期反应的类型 • 临界日长与临界暗期 • 光周期诱导 • 光敏色素在开花中的作用 • 成花诱导的多因子途径（自学） • 光周期理论在农业生产中的应用
一、光周期与光周期现象的发现
（一）光周期（photoperiod） ： 自然界一天之中白昼和黑夜的相对长度称为光周期
2.长、短日照植物并不意味着一生都生活在长、短日照条件下， 只是在成花诱导阶段需要长、短日照；
3.长日照植物在成花诱导时，光期越长开花越早，连续光照， 开花更早；但短日照植物的成花诱导并非越短越好，日照太 短，营养生长不良，影响发育；
4.同种植物的不同品种，对日照的要求可以不同，如烟草的 有些品种为短日植物（Maryland Mammoth），而有些品种是 长日植物，还有些品种是日中性植物。通常早熟品种为长日 或日中性植物，晚熟品种为短日植物。
3.日中性植物（day-neutral plant，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、君子兰
图 2 三种主要光周期反应类型
其他类型： 4.长-短日植物（long-short day plant）
这类植物的开花要求有先长日后短日的双重日照条件 如：大叶落地生根、芦荟、夜香树等。
（三）控制花期
1、在花卉栽培中，已经广泛地利用人工控制 光周期的办法来提前或推迟花卉植物开花。
例如，菊花是短日植物，在自然条件下秋季 开花，但若给予遮光缩短光照处理，则可提前至 夏季开花。
2、解决杂交育种中的花期不遇：人为延长或缩短光 照时间，控制植物花期。
3、增加营养体的产量：如对短日植物间断暗期
处理，中断暗期，能
够促进长日植物开花 而短日植物不开花的
图5 暗期间断对开花的影响
现象
暗期固然重要，光期的重要性也不可忽视！
实验证明：植物只有在光暗交替中才能正常开花。
暗期长度决定花原基的发生，光期长度决定花原基的 数量，与植物的光合作用有关
四、光周期诱导
光周期诱导(photoperiodic induction)
光敏色素诱导开花的方式：
决定于Pfr/Pr的比值； 而非其绝对含量。
漏斗式测时假说：
当植物从光下转入黑暗后，光下形成的光敏色素Pfr 型便逐渐消失或转化为Pr型，而临界夜长就是植物中的Pfr 减少到一定阀值的标志，只有达到一定临界夜长时才能启动 成花刺激物合成。
六、成花诱导的多因子途径（自学）
1、光周期途径 2、自主/春化途径 3、糖类（或蔗糖）途径 4、赤霉素途径