光周性および開花時期

多くの植物は、日長に反応して開花します。これは、光受容体と体内時計を用いて季節を読み取り、繁殖時期を調整するもので、植物生理学における古典的な問題の一つであり、現在では分子レベルで理解されています。

Definition

光周性とは、植物が昼と夜の相対的な長さに反応することであり、開花時期の制御とは、これらの合図やその他の合図を統合して、栄養成長から開花への移行を決定することです。

Scope

このトピックでは、光周性、植物の長日植物、短日植物、中性植物への分類、日長を測定する光受容体と概日時計、フロリゲンシグナル、および開花時期の遺伝的制御における春化の役割について扱います。

Core questions

• 植物はどのようにして日長を測定し、開花時期を調整するのでしょうか？
• 開花を誘導する移動性シグナルの性質は何でしょうか？
• 光周期、春化、および内部の合図はどのように組み合わさって開花時期を制御するのでしょうか？

Key theories

光周性の同時性モデル

日長は、光が時計によって調節される感受性の時間枠と一致するときに感知されるため、光受容体と概日時計が共同で、植物が長日または短日を認識するかどうかを決定します。

移動性開花シグナルとしてのフロリゲン

誘導的な光周期を感知した葉は、移動性シグナル（FTタンパク質として特定された）を生成し、それが茎頂に移動して開花への移行を誘発します。

Mechanisms

フィトクロムとクリプトクロムという光受容体は、光情報を概日時計に伝え、概日時計はCONSTANSなどの調節因子の発現をゲートします。これにより、開花促進遺伝子は、光が時計によって定義された時間枠内にある場合にのみ活性化され、長日条件と短日条件を区別します。誘導された葉は、長年探求されてきたフロリゲンであるFTタンパク質を生成し、これは師部を通って茎頂に移動し、パートナータンパク質とともに花器官形成遺伝子を活性化します。多くの種では、春化という別の長期低温経路が、開花の遺伝子抑制を解除し、繁殖を春と同期させます。

Clinical relevance

開花時期の制御は、農業および園芸の中心であり、作物の地理的適応、温室生産のスケジュール設定、特定の光周期および生育期間に合わせた品種の育種を決定します。

History

ガーナーとアラードは1920年に光周性を記述し、チャイラヒャンは1930年代にフロリゲンの概念を提唱しました。その後、モデル植物を用いた分子遺伝学により、光受容体、時計構成要素、およびフロリゲンシグナルを具現化するFTタンパク質が特定されました。

Key figures

• Wightman Garner
• Harry Allard
• Mikhail Chailakhyan

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

短日植物とは何ですか？

短日植物は、夜の長さが臨界値を超えたときに開花します。つまり、日が短いときに開花しますが、実際には植物が測定しているのは途切れない暗闇の長さです。例としては、キクや多くの秋咲きの種が挙げられます。

フロリゲンとは何ですか？

フロリゲンは、誘導的な日長の下で葉で生成される移動性の開花シグナルです。長年探求されてきましたが、FTタンパク質として特定され、茎頂に移動して開花をオンにします。