ช่วงแสงกับการออกดอก
พืชหลายชนิดออกดอกเพื่อตอบสนองต่อความยาวของวัน โดยใช้ตัวรับแสงและนาฬิกาภายในเพื่ออ่านฤดูกาลและกำหนดเวลาการสืบพันธุ์ ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาคลาสสิกทางสรีรวิทยาของพืชที่ปัจจุบันเข้าใจในระดับโมเลกุลแล้ว
Definition
ช่วงแสง (Photoperiodism) คือการตอบสนองของพืชต่อความยาวสัมพัทธ์ของกลางวันและกลางคืน และการควบคุมเวลาการออกดอกคือการรวมสัญญาณเหล่านี้และสัญญาณอื่นๆ เข้ากับการตัดสินใจที่จะเปลี่ยนจากการเจริญเติบโตทางลำต้นไปสู่การออกดอก
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมช่วงแสงและการจำแนกพืชเป็นพืชวันยาว พืชวันสั้น หรือพืชไม่ตอบสนองต่อช่วงแสง ตัวรับแสงและนาฬิกาชีวภาพที่ใช้วัดความยาวของวัน สัญญาณฟลอริเจน และบทบาทของการกระตุ้นด้วยความเย็น (vernalization) ในการควบคุมทางพันธุกรรมของเวลาการออกดอก
Core questions
- พืชวัดความยาวของวันเพื่อกำหนดเวลาการออกดอกได้อย่างไร?
- สัญญาณเคลื่อนที่ที่กระตุ้นการออกดอกมีลักษณะอย่างไร?
- ช่วงแสง การกระตุ้นด้วยความเย็น และสัญญาณภายในรวมกันเพื่อควบคุมเวลาการออกดอกได้อย่างไร?
Key theories
- แบบจำลองความสอดคล้องของช่วงแสง
- พืชรับรู้ความยาวของวันเมื่อแสงตรงกับช่วงเวลาความไวที่ควบคุมโดยนาฬิกา ดังนั้นตัวรับแสงและนาฬิกาชีวภาพจึงร่วมกันกำหนดว่าพืชรับรู้วันยาวหรือวันสั้น
- ฟลอริเจนในฐานะสัญญาณการออกดอกที่เคลื่อนที่ได้
- ใบที่รับรู้ช่วงแสงที่กระตุ้นจะผลิตสัญญาณที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งระบุว่าเป็นโปรตีน FT ที่เดินทางไปยังปลายยอดและกระตุ้นการเปลี่ยนผ่านสู่การออกดอก
Mechanisms
ตัวรับแสง—ไฟโตโครมและคริปโตโครม—ส่งข้อมูลแสงเข้าสู่นาฬิกาชีวภาพ ซึ่งควบคุมการแสดงออกของตัวควบคุม เช่น CONSTANS เพื่อให้ยีนส่งเสริมการออกดอกถูกกระตุ้นเฉพาะเมื่อแสงอยู่ในช่วงเวลาที่กำหนดโดยนาฬิกา ซึ่งแยกแยะสภาพวันยาวออกจากวันสั้น ใบที่ถูกกระตุ้นจะผลิตโปรตีน FT ซึ่งเป็นฟลอริเจนที่ค้นหากันมานาน โดยจะเคลื่อนที่ผ่านโฟลเอ็มไปยังปลายยอด และร่วมกับโปรตีนคู่ค้า จะกระตุ้นยีนที่กำหนดเอกลักษณ์ของดอก ในพืชหลายชนิด วิถีทางแยกต่างหากที่เกี่ยวข้องกับความเย็นเป็นเวลานาน (vernalization) จะกำจัดการยับยั้งการออกดอกแบบ epigenetic ซึ่งทำให้การสืบพันธุ์สอดคล้องกับฤดูใบไม้ผลิ
Clinical relevance
การควบคุมเวลาการออกดอกเป็นหัวใจสำคัญของการเกษตรและพืชสวน ซึ่งกำหนดการปรับตัวทางภูมิศาสตร์ของพืชผล การจัดตารางการผลิตในเรือนกระจก และการปรับปรุงพันธุ์ที่เหมาะสมกับความยาวของวันและฤดูปลูกที่เฉพาะเจาะจง
History
Garner และ Allard ได้อธิบายช่วงแสงในปี 1920 และ Chailakhyan ได้เสนอแนวคิดฟลอริเจนในปี 1930; ต่อมาพันธุศาสตร์โมเลกุลในพืชต้นแบบได้ระบุตัวรับแสง ส่วนประกอบของนาฬิกา และโปรตีน FT ซึ่งเป็นตัวแทนของสัญญาณฟลอริเจน
Key figures
- Wightman Garner
- Harry Allard
- Mikhail Chailakhyan
Related topics
Seminal works
- taiz2015
- buchanan2015
Frequently asked questions
- พืชวันสั้นคืออะไร?
- พืชวันสั้นจะออกดอกเมื่อความยาวของกลางคืนเกินค่าวิกฤต—นั่นคือ เมื่อวันสั้น—แม้ว่าจริงๆ แล้วพืชจะวัดความยาวของความมืดที่ไม่ถูกขัดจังหวะ ตัวอย่างเช่น เบญจมาศและพืชหลายชนิดที่ออกดอกในฤดูใบไม้ร่วง
- ฟลอริเจนคืออะไร?
- ฟลอริเจนคือสัญญาณการออกดอกที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งผลิตในใบภายใต้ความยาวของวันที่กระตุ้น; ซึ่งค้นหากันมานานและถูกระบุว่าเป็นโปรตีน FT ที่เดินทางไปยังปลายยอดเพื่อกระตุ้นการออกดอก