3植物开花机理-光周期

四. 春化作用的机理
1. 春化效应的传递
① 不能传递。 嫁接
菊花，已春化——未春化(不能开花)
② 能够传递。 嫁接
天仙子, 已春化——未春化(开花)
天仙子——烟草或矮牵牛
(开花)
(开花)
物质传递
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
2. 光周期刺激的感受部位——叶片
怎样用实验证明？
菊花是短日照植物
菊花(SDP)
LD
SD
SD
LD
LD
全株LD 不开花
SD
SD, 开花
叶片SD, 茎顶端LD， 开花
叶片LD,
茎顶端SD， 不开花
3. 光周期诱导的机理 （1）光周期刺激的传导
被诱导 的叶片
不适宜的光周期
苍耳嫁接试验
临界暗期对SDP/LDP植物开花有决定作用。
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。
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
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7 057朵花
谢谢观看
临界日长
长日植物 (天仙子)
短日植物 (苍耳)
临界日长
相对开花效应
日中性植物
每天光期长度(h)
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。
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(Garner and Allard)，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。
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
能量
光
光合作用
影响植物生长发育
信号 光形态建成
低能反应
后者所需能量比光补偿点低10个数量级。
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
二. 植物对光周期反应的类型
1. 长日/短夜植物(long-day plant，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。
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。
类型
春化温度范围(℃) 春化天数(d)
冬性 半冬性
春性
0-3 5-8 10-12
35-45 20-30 5-15
2. 水分、氧气和营养
＜40％
长日照诱导
低温
低温
前体物 → 中间产物 → 最终产物 (完成春化)
高温 25~40℃
分解
去春化作用（解除春化）
概念
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。
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。
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
植物接受光周期信号的色素蛋白，有蛋 白红质光区和（生600色~70团0nm两，6部60n分m）组成。
有两种形式：Pr Pfr
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
∴GA与春化作用有关
10 μg GA/d 处理4周
对照
低温处 理6周
GA对胡萝 卜开花的 影响
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
五. 春化作用的应用
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。
SDP LDP
植物 苍耳 菠菜
临界日长 （h） 15.5 13
❖不同品种不同，如烟草。
三. 光周期诱导
概念
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
(photoperiodic induction)
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。
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。
A. 光敏色素(Phytochrome)
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。
§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
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。Leabharlann 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
光处理
萌发 ％
R
70
R-FR
6
R-FR-R
74
R-FR-R-FR
6
R-FR-R-FR-R
76
R-FR-远R-红FR光-R区-F（R720~7607nm，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。
故
绿 光 为 安 全 光
光 敏 色 素 不 吸
收
绿
光
,
660nm 730nm 红光照射 远红光照射
光敏色素的生理作用
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 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。
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
B.隐花色素
---又名蓝光受体（blue light receptor）
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 （blue light effect）。
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