Фотопериодизм и время цветения

Многие растения цветут в ответ на продолжительность светового дня, используя световые рецепторы и внутренние часы для определения сезонов и времени размножения. Эта классическая проблема физиологии растений теперь понятна на молекулярном уровне.

Definition

Фотопериодизм — это реакция растений на относительную продолжительность дня и ночи, а контроль времени цветения — это интеграция этих и других сигналов в решение о переходе от вегетативного роста к цветению.

Scope

Эта тема охватывает фотопериодизм и классификацию растений как длиннодневных, короткодневных или нейтральных к длине дня, фоторецепторы и циркадные часы, измеряющие продолжительность светового дня, сигнал флоригена и роль яровизации в генетическом контроле времени цветения.

Core questions

• Как растения измеряют продолжительность светового дня для определения времени цветения?
• Какова природа мобильного сигнала, который индуцирует цветение?
• Как фотопериод, яровизация и внутренние сигналы объединяются для контроля времени цветения?

Key theories

Модель совпадения фотопериодизма

Продолжительность светового дня ощущается, когда свет совпадает с регулируемым часами окном чувствительности, так что фоторецепторы и циркадные часы вместе определяют, воспринимает ли растение длинный или короткий день.

Флориген как мобильный сигнал цветения

Листья, воспринимающие индуктивный фотопериод, продуцируют мобильный сигнал, идентифицированный как белок FT, который перемещается к апексу побега и запускает переход к цветению.

Mechanisms

Фоторецепторы — фитохромы и криптохромы — передают световую информацию циркадным часам, которые регулируют экспрессию таких регуляторов, как CONSTANS, так что гены, способствующие цветению, активируются только тогда, когда свет попадает в определенное часами окно, различая длиннодневные и короткодневные условия. Индуцированные листья продуцируют белок FT, долгожданный флориген, который перемещается по флоэме к апексу побега и вместе с белками-партнерами активирует гены цветочной идентичности. У многих видов отдельный путь, связанный с длительным холодом, — яровизация — снимает эпигенетическое подавление цветения, синхронизируя размножение с весной.

Clinical relevance

Контроль времени цветения имеет центральное значение для сельского хозяйства и садоводства, определяя географическую адаптацию сельскохозяйственных культур, планирование тепличного производства и выведение сортов, соответствующих определенной продолжительности светового дня и вегетационным периодам.

History

Гарнер и Аллард описали фотопериодизм в 1920 году, а Чайлахян предложил концепцию флоригена в 1930-х годах; позже молекулярная генетика на модельных растениях идентифицировала фоторецепторы, компоненты часов и белок FT, который воплощает сигнал флоригена.

Key figures

• Wightman Garner
• Harry Allard
• Mikhail Chailakhyan

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Что такое короткодневное растение?

Короткодневное растение цветет, когда продолжительность ночи превышает критическое значение — то есть, когда дни короткие, хотя на самом деле растение измеряет продолжительность непрерывной темноты; примеры включают хризантемы и многие осеннецветущие виды.

Что такое флориген?

Флориген — это мобильный сигнал цветения, продуцируемый в листьях при индуктивной продолжительности светового дня; долгое время его искали, и он был идентифицирован как белок FT, который перемещается к верхушке побега, чтобы включить цветение.