الاستجابة الضوئية وموعد الإزهار
تُزهر العديد من النباتات استجابةً لطول النهار، مستخدمةً مستقبلات ضوئية وساعة داخلية لقراءة الفصول وتوقيت التكاثر، في واحدة من المشكلات الكلاسيكية في فسيولوجيا النبات التي تُفهم الآن على المستوى الجزيئي.
Definition
الاستجابة الضوئية هي استجابة النباتات للطول النسبي للنهار والليل، والتحكم في موعد الإزهار هو دمج هذه الإشارات وغيرها في قرار التحول من النمو الخضري إلى الإزهار.
Scope
يغطي هذا الموضوع الاستجابة الضوئية وتصنيف النباتات إلى نباتات النهار الطويل، أو نباتات النهار القصير، أو نباتات محايدة لطول النهار، والمستقبلات الضوئية والساعة البيولوجية التي تقيس طول النهار، وإشارة الفلوريجين، ودور التبريد في التحكم الجيني في موعد الإزهار.
Core questions
- كيف تقيس النباتات طول النهار لتحديد موعد الإزهار؟
- ما هي طبيعة الإشارة المتنقلة التي تحفز الإزهار؟
- كيف تتضافر الاستجابة الضوئية والتبريد والإشارات الداخلية للتحكم في موعد الإزهار؟
Key theories
- نموذج التزامن للاستجابة الضوئية
- يُستشعر طول النهار عندما يتزامن الضوء مع نافذة حساسية تنظمها الساعة، بحيث تحدد المستقبلات الضوئية والساعة البيولوجية معًا ما إذا كان النبات يدرك أيامًا طويلة أو قصيرة.
- الفلوريجين كإشارة إزهار متنقلة
- تنتج الأوراق التي تستشعر الفترة الضوئية المحفزة إشارة متنقلة، تم تحديدها على أنها بروتين FT، تنتقل إلى القمة النامية وتحفز الانتقال إلى الإزهار.
Mechanisms
تُدخل المستقبلات الضوئية — الفيتوكرومات والكريبتوكرومات — معلومات الضوء إلى الساعة البيولوجية، التي تنظم تعبير المنظمات مثل CONSTANS بحيث لا تُنشط الجينات المحفزة للإزهار إلا عندما يقع الضوء ضمن نافذة محددة بالساعة، مميزةً بذلك ظروف النهار الطويل عن ظروف النهار القصير. تنتج الأوراق المحفزة بروتين FT، وهو الفلوريجين الذي طال البحث عنه، والذي ينتقل عبر اللحاء إلى القمة النامية، ومع البروتينات الشريكة، ينشط جينات هوية الأزهار. في العديد من الأنواع، تزيل مسار البرودة المطولة المنفصل، وهو التبريد، الكبت اللاجيني للإزهار، مما يربط التكاثر بالربيع.
Clinical relevance
يعد التحكم في موعد الإزهار أمرًا محوريًا للزراعة والبستنة، حيث يحدد التكيف الجغرافي للمحاصيل، وجدولة إنتاج البيوت الزجاجية، وتربية الأصناف المتوافقة مع أطوال نهار وفصول نمو معينة.
History
وصف غارنر وألارد الاستجابة الضوئية في عام 1920، واقترح تشايلاخيان مفهوم الفلوريجين في ثلاثينيات القرن الماضي؛ ثم حددت الوراثة الجزيئية في النباتات النموذجية المستقبلات الضوئية ومكونات الساعة وبروتين FT الذي يجسد إشارة الفلوريجين.
Key figures
- Wightman Garner
- Harry Allard
- Mikhail Chailakhyan
Related topics
Seminal works
- taiz2015
- buchanan2015
Frequently asked questions
- ما هو نبات النهار القصير؟
- نبات النهار القصير يزهر عندما يتجاوز طول الليل قيمة حرجة — أي عندما تكون الأيام قصيرة — على الرغم من أن ما يقيسه النبات فعليًا هو طول الظلام المتواصل؛ وتشمل الأمثلة أقحوان والعديد من الأنواع المزهرة في الخريف.
- ما هو الفلوريجين؟
- الفلوريجين هو إشارة الإزهار المتنقلة التي تنتج في الأوراق تحت طول نهار محفز؛ وبعد بحث طويل، تم تحديده على أنه بروتين FT، الذي ينتقل إلى طرف الساق لتشغيل الإزهار.