光周期现象与开花时间

许多植物通过光受体和内部时钟感知日长，从而对季节做出反应并调节繁殖时间，这是植物生理学中的一个经典问题，目前已在分子水平上得到理解。

Definition

光周期现象是植物对昼夜相对长度的反应，而开花时间控制则是将这些及其他线索整合起来，以决定从营养生长转向开花的过程。

Scope

本主题涵盖光周期现象，以及植物被分为长日照植物、短日照植物或中日照植物的分类，测量日长的光受体和生物钟，成花素信号，以及春化作用在开花时间遗传控制中的作用。

Core questions

• 植物如何测量日长以确定开花时间？
• 诱导开花的移动信号的本质是什么？
• 光周期、春化作用和内部线索如何结合控制开花时间？

Key theories

光周期现象的巧合模型

当光照与生物钟调节的敏感窗口重合时，植物感知日长，因此光受体和生物钟共同决定植物感知的是长日照还是短日照。

成花素作为移动的开花信号

感知到诱导性光周期的叶片产生一种移动信号，即FT蛋白，该蛋白运输到茎尖并触发开花转变。

Mechanisms

光受体——光敏色素和隐花色素——将光信息输入生物钟，生物钟调控CONSTANS等调节因子的表达，使得促开花基因仅在光照落在生物钟定义的窗口内时才被激活，从而区分长日照和短日照条件。诱导叶片产生FT蛋白，即长期寻找的成花素，该蛋白通过韧皮部运输到茎尖，并与伴侣蛋白一起激活花器官特征基因。在许多物种中，一个独立的长期低温途径，即春化作用，解除开花的表观遗传抑制，使繁殖与春季同步。

Clinical relevance

开花时间的控制对于农业和园艺至关重要，它决定了作物的地理适应性、温室生产的计划安排以及与特定日长和生长季节相匹配的品种的培育。

History

加纳（Garner）和阿勒德（Allard）于1920年描述了光周期现象，柴拉赫扬（Chailakhyan）在20世纪30年代提出了成花素概念；后来，模式植物的分子遗传学研究确定了光受体、生物钟组分以及承载成花素信号的FT蛋白。

Key figures

• Wightman Garner
• Harry Allard
• Mikhail Chailakhyan

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

什么是短日照植物？

短日照植物在夜长超过临界值时开花——即在白天较短时开花——尽管植物实际测量的是不间断黑暗的长度；例如菊花和许多秋季开花的物种。

什么是成花素？

成花素是在诱导性日长下叶片中产生的移动开花信号；经过长期寻找，它被确认为FT蛋白，该蛋白运输到茎尖以启动开花。