نورگرایی و زمان گلدهی
بسیاری از گیاهان در پاسخ به طول روز گل میدهند و با استفاده از گیرندههای نوری و یک ساعت درونی، فصول را تشخیص داده و زمان تولید مثل را تنظیم میکنند. این یکی از مسائل کلاسیک فیزیولوژی گیاهی است که اکنون در سطح مولکولی درک شده است.
Definition
نورگرایی (Photoperiodism) پاسخ گیاهان به طول نسبی روز و شب است، و کنترل زمان گلدهی، یکپارچهسازی این نشانهها و سایر عوامل در تصمیمگیری برای تغییر از رشد رویشی به گلدهی است.
Scope
این موضوع شامل نورگرایی و طبقهبندی گیاهان به عنوان گیاهان روزبلند، روزکوتاه یا بیتفاوت به طول روز، گیرندههای نوری و ساعت شبانهروزی که طول روز را اندازهگیری میکنند، سیگنال فلوریژن، و نقش ورنالیزاسیون در کنترل ژنتیکی زمان گلدهی است.
Core questions
- گیاهان چگونه طول روز را برای تنظیم زمان گلدهی اندازهگیری میکنند؟
- ماهیت سیگنال متحرکی که گلدهی را القا میکند چیست؟
- چگونه نورگرایی، ورنالیزاسیون و نشانههای درونی با هم ترکیب میشوند تا زمان گلدهی را کنترل کنند؟
Key theories
- مدل همزمانی نورگرایی
- طول روز زمانی حس میشود که نور با یک پنجره حساسیت تنظیمشده توسط ساعت همزمان شود، به طوری که گیرندههای نوری و ساعت شبانهروزی با هم تعیین میکنند که آیا گیاه روزهای بلند یا کوتاه را درک میکند.
- فلوریژن به عنوان یک سیگنال متحرک گلدهی
- برگهایی که دوره نوری القایی را درک میکنند، یک سیگنال متحرک تولید میکنند که به عنوان پروتئین FT شناسایی شده است. این پروتئین به مریستم انتهایی ساقه سفر کرده و آغاز گلدهی را تحریک میکند.
Mechanisms
گیرندههای نوری — فیتوکرومها و کریپتوکرومها — اطلاعات نوری را به ساعت شبانهروزی (circadian clock) منتقل میکنند. این ساعت بیان تنظیمکنندههایی مانند CONSTANS را کنترل میکند تا ژنهای ترویجکننده گلدهی تنها زمانی فعال شوند که نور در یک پنجره زمانی تعریفشده توسط ساعت قرار گیرد و بدین ترتیب شرایط روزبلند از روزکوتاه متمایز میشود. برگهای تحریکشده پروتئین FT، همان فلوریژن که مدتها به دنبال آن بودند، را تولید میکنند که از طریق آوند آبکش به مریستم انتهایی ساقه حرکت کرده و با پروتئینهای همکار خود، ژنهای هویت گل را فعال میکند. در بسیاری از گونهها، یک مسیر جداگانه سرما طولانیمدت، یعنی ورنالیزاسیون (vernalization)، سرکوب اپیژنتیکی گلدهی را از بین میبرد و تولید مثل را با بهار هماهنگ میکند.
Clinical relevance
کنترل زمان گلدهی برای کشاورزی و باغبانی حیاتی است و سازگاری جغرافیایی محصولات، برنامهریزی تولید گلخانهای، و اصلاح ارقام متناسب با طول روز و فصول رشد خاص را تعیین میکند.
History
گارنر و آلارد در سال 1920 نورگرایی را توصیف کردند، و چایلاخیان مفهوم فلوریژن را در دهه 1930 پیشنهاد کرد؛ ژنتیک مولکولی در گیاهان مدل بعدها گیرندههای نوری، اجزای ساعت، و پروتئین FT را که سیگنال فلوریژن را تجسم میبخشد، شناسایی کرد.
Key figures
- Wightman Garner
- Harry Allard
- Mikhail Chailakhyan
Related topics
Seminal works
- taiz2015
- buchanan2015
Frequently asked questions
- گیاه روزکوتاه چیست؟
- گیاه روزکوتاه زمانی گل میدهد که طول شب از یک مقدار بحرانی فراتر رود — یعنی زمانی که روزها کوتاه هستند — اگرچه در واقع این طول تاریکی بدون وقفه است که گیاه اندازهگیری میکند؛ نمونهها شامل داوودیها و بسیاری از گونههای گلدهنده پاییزی هستند.
- فلوریژن چیست؟
- فلوریژن سیگنال متحرک گلدهی است که در برگها تحت طول روز القایی تولید میشود؛ این سیگنال که مدتها به دنبال آن بودند، به عنوان پروتئین FT شناسایی شد که به نوک ساقه سفر میکند تا گلدهی را آغاز کند.