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1、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。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。,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
2、年生植物：菊花、桂竹香、紫罗兰等,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 12,表9-1 不同类型小麦通过春化需要的温度及天数,2. 水分、氧气和营养,40,长日照诱导,前体物 中间产物 最终产物 (完成春化),低温,低温,高温,去春化作用（解除春化）,2540,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。,分解,概念,1.
3、春化效应的传递, 不能传递。菊花，已春化未春化(不能开花),嫁接, 能够传递。天仙子, 已春化未春化(开花),嫁接,天仙子烟草或矮牵牛(开花) (开花),物质传递,四. 春化作用的机理,2. 春化的生理生化基础, 末端氧化酶： 细胞色素氧化酶抗坏血酸氧化酶 游离AA和可溶性Pr增加。 有新 Pr合成 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: 可代替低温；低温处理后，GA增加。 冬小麦的GA春小麦，但经低温能增高到春小麦的水平。 用GA生物合成抑制剂处理
4、, 抑制春化。,GA与春化作用有关,GA对胡萝卜开花的影响,对照,10 g GA/d处理4周,低温处理6周,但GA不是春化素,有些植物（紫罗兰）经低温处理后体内GA含量并不增加。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。GA不能代替低温。,玉米赤霉烯酮 可部分代替低温,？,1. 人工春化处理,闷麦法，05，4050d，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,低温处理促进花芽分化（石竹等）春播 。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。,五. 春化作用的应用,2 光周期现象,一. 发现 二. 植
5、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,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35m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。,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
6、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。,每天光期长度(h),相对开花效应,日中性植物,临界日长,临界日长,短日植物(苍耳),长日植物(天仙子),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11.512.5h,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。,不同
7、品种不同，如烟草。,三. 光周期诱导,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),2. 光周期刺激的感受部位叶片,怎样用实验证明？,概念,菊花是短日照植物,叶片LD, 茎顶端SD，不开花,全株LD不开花,菊花(SDP),SD, 开花,叶片SD, 茎顶端LD，开花,LD,SD,SD,SD,LD,LD,3. 光周期诱导的机理,（1）光周期刺激的传导,苍耳嫁接试验,不适宜的光周期,被诱导的叶片,临界暗期对SDP/LDP植物开花有决定作用
8、。,实验结论,短时间黑暗打断光明，不影响光周期诱导。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,四. 光敏素在成花诱导中的作用,SDP: 要求低的PfrPr比值。成花刺激物质形成, 促进开花。LDP: 要求高的PfrPr比值，短暗期，甚至在连续光照下也能开花。暗期被红光间断，PfrPr比值升高，抑制SDP成花，促进LDP成花。,光形态建成(photomorphogenesis)与光受体,能量,光
9、,影响植物生长发育,信号,光合作用,光形态建成,后者所需能量比光补偿点低10个数量级。,低能反应,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,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
10、同的反应。,红光区（600700nm，660nm）,A. 光敏色素(Phytochrome),植物接受光周期信号的色素蛋白，有蛋白质和生色团两部分组成。 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,光处理 萌发 R 70R-FR 6R-FR-R 74 R-FR-R-FR 6R-FR-R-FR-R 76R-FR-R-FR-R-FR 7,远红光区（720760nm，730nm）,莴苣种子萌发受到促进或
11、抑制只与最后一次照射的光质有关，红光促进，远红光抑制。,660nm,730nm,红光照射,远红光照射,光敏色素不吸收绿光,故绿光为安全光,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,光敏色素的生理作用,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。,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
12、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。,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
13、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。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,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。例如，水稻、苍耳等只要1天，大豆23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,
