Фотопериодизм

редактировать

Фотопериодизм - это физиологическая реакция организмов на продолжительность ночи или темный период. Встречается у растений и животных. Фотопериодизм также можно определить как реакцию развития растений на относительную продолжительность светового и темного периодов. В соответствии с фотопериодами они подразделяются на три группы: растения короткого дня, растения длинного дня и растения нейтрального дня.

Содержание

  • 1 Растения
    • 1.1 Растения длинного дня
    • 1.2 Растения короткого дня
    • 1.3 Растения с нейтральным днем ​​
  • 2 Животное
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Дополнительная информация

Растения

Pr преобразуется в Pfr в течение дня, а Pfr медленно возвращается в Pr в ночное время. Когда ночи короткие, днем ​​остается избыточное количество Pfr, а в течение долгих ночей большая часть Pfr превращается в Pr.

Многие цветущие растения (покрытосеменные) используют фоторецептор. белок, такой как фитохром или криптохром, для определения сезонных изменений продолжительности ночи или фотопериода, которые они воспринимают как сигналы к цветению. В другом подразделе облигатным фотопериодическим растениям абсолютно необходима длинная или достаточно короткая ночь перед цветением, тогда как факультативные фотопериодические растения с большей вероятностью зацветут при одном условии.

Фитохром бывает двух видов: P r и P fr. Красный свет (который присутствует в течение дня) превращает фитохром в его активную форму (pfr). Затем это заставляет растение расти. В свою очередь, дальний красный свет присутствует в тени или в темноте, и это превращает фитохром из pfr в pr. P r представляет собой неактивную форму фитохрома и не способствует росту растений. Эта система преобразования P fr в P r позволяет растению определять, когда сейчас ночь, а когда - день. P fr также можно преобразовать обратно в P r с помощью процесса, известного как темновая реверсия, когда длительные периоды темноты вызывают преобразование P fr. Это важно для цветения растений. Эксперименты Халлидея и др. показали, что манипуляции с соотношением красного и дальнего красного цветов у Arabidopsis могут изменить цветение. Они обнаружили, что растения, как правило, зацветают позже, когда подвергаются большему количеству красного света, доказывая, что красный свет тормозит цветение. Другие эксперименты доказали это, подвергая растения дополнительному воздействию красного света посреди ночи. Растение короткого дня не зацветет, если свет включен на несколько минут посреди ночи, а растение длинного дня может зацвести, если подвергнуться большему количеству красного света посреди ночи.

Криптохромы - это еще один тип фоторецепторов, который важен при фотопериодизме. Криптохромы поглощают синий свет и УФ-А. Криптохромы заставляют светиться циркадные часы. Было обнаружено, что изобилие как криптохрома, так и фитохрома зависит от света, а количество криптохрома может меняться в зависимости от продолжительности дня. Это показывает, насколько важны оба фоторецептора для определения длины дня.

В 1920 году У.В. Гарнер и Х.А. Аллард опубликовали свои открытия по фотопериодизму и сочли, что решающее значение имеет длина светового дня, но это Позже было обнаружено, что определяющим фактором была продолжительность ночи. Фотопериодические цветущие растения классифицируются как растения с длинным днем ​​или растения с коротким днем, хотя ночь является критическим фактором из-за первоначального неправильного понимания того, что дневной свет является определяющим фактором. Наряду с растениями длинного дня и растениями короткого дня, есть растения, которые попадают в «категорию длины двойного дня». Эти растения являются либо растениями длинного короткого дня (LSDP), либо растениями короткого длинного дня (SLDP). LSDP цветут после серии длинных дней, за которыми следуют короткие дни, тогда как SLDP цветут после серии коротких дней, за которыми следуют длинные. У каждого растения разная продолжительность критического фотопериода, или критическая продолжительность ночи.

Современные биологи считают, что это совпадение активных форм фитохрома или криптохрома, создаваемых светом в дневное время, с ритмами циркадные часы, позволяющие растениям измерять продолжительность ночи. Помимо цветения, фотопериодизм у растений включает рост стеблей или корней в определенные сезоны и потерю листьев. Искусственное освещение может использоваться для создания сверхдлительного дня.

Растения долгого дня

Растения долгого дня цветут, когда продолжительность ночи опускается ниже их критического светового периода. Эти растения обычно цветут в конце весны или в начале лета, когда дни становятся длиннее. В северном полушарии самый длинный день в году (летнее солнцестояние) приходится на 21 июня или около того. После этой даты дни становятся короче (то есть ночи становятся длиннее) до 21 декабря (зимнего солнцестояния). В южном полушарии ситуация обратная (т. Е. Самый длинный день - 21 декабря, а самый короткий - 21 июня).

Некоторые облигатные растения с длинным днем:

Некоторые факультативные растения длинного дня:

Растения короткого дня

Растения короткого дня цветут, когда продолжительность ночи превышает их критический световой период. Они не могут цвести в короткие ночи или если на растение в течение нескольких минут попадает импульс искусственного света; им требуется постоянный период темноты, прежде чем начнется развитие цветков. Естественный ночной свет, такой как лунный свет или молния, не обладает достаточной яркостью или продолжительностью, чтобы прервать цветение.

В целом, растения короткого дня (продолжительная ночь) цветут, когда дни становятся короче (а ночи становятся длиннее)) после 21 июня в северном полушарии, то есть летом или осенью. Продолжительность темного периода, необходимого для цветения, различается для разных видов и разновидностей вида.

Фотопериодизм влияет на цветение, побуждая побеги производить цветочные почки вместо листьев и боковых почек.

Вот некоторые факультативные растения короткого дня:

Дневно-нейтральные растения

Нейтральные к дневному свету растения, такие как огурцы, розы, помидоры и (автоцветущий каннабис ), не вызывают цветение основано на фотопериодизме. Вместо этого они могут начать цветение после достижения определенной общей стадии развития или возраста или в ответ на альтернативные стимулы окружающей среды, такие как яровизация (период низкой температуры).

Животное

Продолжительность светового дня и, следовательно, знание времени года жизненно важны для многих животных. От этого знания зависит ряд биологических и поведенческих изменений. Наряду с изменениями температуры фотопериод вызывает изменение цвета меха и перьев, миграцию, переход в гибернацию, половое поведение и даже изменение размеров половых органов.

Частота пения таких птиц, как канарейка, зависит от светового периода. Весной, когда увеличивается световой период (больше дневного света), семенники у самца канарейки растут. По мере роста яичек секретируется больше андрогенов, и частота пения увеличивается. Осенью, когда световой период уменьшается (меньше дневного света), семенники самца канарейки регрессируют, и уровень андрогенов резко падает, что приводит к снижению частоты пения. От фотопериода зависит не только частота пения, но и репертуар песни. Продолжительный световой период весны приводит к расширению песенного репертуара. Более короткий световой период осени приводит к сокращению песенного репертуара. Эти поведенческие изменения фотопериода у самцов канареек вызваны изменениями песенного центра мозга. По мере увеличения фотопериода высокий вокальный центр (HVC) и прочное ядро ​​archistriatum (RA) увеличиваются в размерах. Когда фотопериод уменьшается, эти области мозга регрессируют.

У млекопитающих продолжительность светового дня регистрируется в супрахиазматическом ядре (SCN), о котором сообщает светочувствительный узел сетчатки. клетки, не участвующие в зрении. Информация проходит через ретиногипоталамический тракт (RHT). Некоторые млекопитающие очень сезонны, в то время как сезонность людей в значительной степени считается багажом эволюции.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

  • DE Фоскет, Рост и развитие растений, молекулярный подход. Academic Press, Сан-Диего, 1994, стр. 495.
  • Б. Томас и Д. Винс-Прю, Фотопериодизм у растений (2-е изд.). Academic Press, 1997
Последняя правка сделана 2021-06-02 04:14:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте