Quang chu kỳ và Thời gian ra hoa

Nhiều loài thực vật ra hoa để phản ứng với độ dài ngày, sử dụng các thụ thể ánh sáng và đồng hồ nội bộ để đọc các mùa và thời gian sinh sản, đây là một trong những vấn đề kinh điển của sinh lý thực vật hiện đã được hiểu ở cấp độ phân tử.

Definition

Quang chu kỳ là phản ứng của thực vật đối với độ dài tương đối của ngày và đêm, và kiểm soát thời gian ra hoa là sự tích hợp của các tín hiệu này và các tín hiệu khác vào quyết định chuyển từ sinh trưởng sinh dưỡng sang ra hoa.

Scope

Chủ đề này bao gồm quang chu kỳ và phân loại thực vật thành cây ngày dài, cây ngày ngắn hoặc cây trung tính với độ dài ngày, các thụ thể ánh sáng và đồng hồ sinh học đo độ dài ngày, tín hiệu florigen, và vai trò của sự xuân hóa trong kiểm soát di truyền thời gian ra hoa.

Core questions

• Thực vật đo độ dài ngày để xác định thời gian ra hoa như thế nào?
• Bản chất của tín hiệu di động gây ra sự ra hoa là gì?
• Quang chu kỳ, sự xuân hóa và các tín hiệu nội bộ kết hợp với nhau để kiểm soát thời gian ra hoa như thế nào?

Key theories

Mô hình trùng hợp của quang chu kỳ

Độ dài ngày được cảm nhận khi ánh sáng trùng với một khoảng thời gian nhạy cảm được điều hòa bởi đồng hồ, do đó các thụ thể ánh sáng và đồng hồ sinh học cùng nhau xác định xem một cây có cảm nhận ngày dài hay ngày ngắn.

Florigen là tín hiệu ra hoa di động

Lá cảm nhận quang chu kỳ cảm ứng tạo ra một tín hiệu di động, được xác định là protein FT, di chuyển đến đỉnh chồi và kích hoạt quá trình chuyển sang ra hoa.

Mechanisms

Các thụ thể ánh sáng — phytochrome và cryptochrome — cung cấp thông tin ánh sáng cho đồng hồ sinh học, đồng hồ này điều hòa sự biểu hiện của các yếu tố điều hòa như CONSTANS để các gen thúc đẩy ra hoa chỉ được kích hoạt khi ánh sáng nằm trong một khoảng thời gian được xác định bởi đồng hồ, phân biệt điều kiện ngày dài với ngày ngắn. Lá được cảm ứng tạo ra protein FT, florigen đã được tìm kiếm từ lâu, di chuyển qua mạch rây đến đỉnh chồi và, cùng với các protein đối tác, kích hoạt các gen nhận dạng hoa. Ở nhiều loài, một con đường riêng biệt cần lạnh kéo dài, sự xuân hóa, loại bỏ sự ức chế biểu sinh của sự ra hoa, điều chỉnh sự sinh sản phù hợp với mùa xuân.

Clinical relevance

Kiểm soát thời gian ra hoa là trung tâm của nông nghiệp và làm vườn, quyết định sự thích nghi địa lý của cây trồng, lịch trình sản xuất trong nhà kính và việc lai tạo các giống phù hợp với độ dài ngày và mùa sinh trưởng cụ thể.

History

Garner và Allard đã mô tả quang chu kỳ vào năm 1920, và Chailakhyan đã đề xuất khái niệm florigen vào những năm 1930; di truyền học phân tử ở các cây mô hình sau đó đã xác định các thụ thể ánh sáng, các thành phần đồng hồ và protein FT là tín hiệu florigen.

Key figures

• Wightman Garner
• Harry Allard
• Mikhail Chailakhyan

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Cây ngày ngắn là gì?

Cây ngày ngắn ra hoa khi độ dài đêm vượt quá một giá trị tới hạn — tức là khi ngày ngắn — mặc dù thực tế là độ dài của bóng tối không bị gián đoạn mà cây đo; ví dụ bao gồm hoa cúc và nhiều loài ra hoa vào mùa thu.

Florigen là gì?

Florigen là tín hiệu ra hoa di động được tạo ra trong lá dưới độ dài ngày cảm ứng; được tìm kiếm từ lâu, nó được xác định là protein FT, di chuyển đến đỉnh chồi để kích hoạt sự ra hoa.