第九章-光周期现象

一月腊梅二月梅，三月迎春四牡丹，五月芍药六栀子，七月荷花八凤仙，九月桂花十芙蓉，…….2007国庆天安门广场花坛布置情况：此次花坛使用的花卉有上百个品种（共计40万盆），包括：一品红、温室凤仙、彩叶草、四季海棠、菊花、串红、大丽花、小丽花、龙柏、五针松、叶子花、牵牛花、杜鹃、茶花、凤梨、丽格海棠、桂花、米兰、石榴、兰花（蝴蝶兰、秋兰、墨兰、文心兰、大花蕙兰、卡特兰等）自然条件下这些花卉有的是在1-2月份开花，有的5-6月份开花，有的11-12月份开花，如何让它们都在10月1日前后整齐开花呢？§9-3光周期与成花诱导一.概念二.植物对光周期反应的类型三.光周期诱导四.光敏素在成花诱导中的作用五.光周期理论在农业生产上的应用一.概念：光周期：在一天之中，白天和黑夜的相对长度称为光周期(photoperiod)。漠河县北纬52°10′至53°33′三亚市北纬18°09′34〃~18°37′27〃。光周期现象：植物对昼夜长度发生反应的现象称为光周期现象(photoperiodism)生长在地球上不同地区的植物在长期适应过程中表现出生长发育的周期性变化。光周期现象的发现：1920年，美国园艺学家加纳和阿拉德，烟草二.植物对光周期反应的类型1.长日植物(long-dayplant，LDP)指在24h昼夜周期中，日照长度长于某一临界日长，才能成花的植物。如小麦、萝卜、白菜、天仙子等。2.短日植物(SDP)：指在24h昼夜周期中，日照长度短于某一临界日长，才能成花的植物。如水稻、大豆、苍耳、烟草、菊花等。3.日中性植物(DNP):在任何长度的日照下均能开花。如月季、四季豆、番茄等。长日植物临界日长——LDP和SDP开花的极限日长（天仙子：11.5h，苍耳：15.5h）植物A在日照长度8小时能成花。植物B在日照长度11小时能成花。请问A、B分别是那种类型的植物？植物A在长于日照长度8小时才能成花。植物B在短于日照长度11小时才能成花。请问A、B分别是那种类型的植物？植物A在短于日照长度8小时才能成花。植物B在长于日照长度11小时才能成花。请问A、B分别是那种类型的植物？大豆（SDP)的临界日长为14h。冬小麦(LDP)的临界日长为12h。将此两种植物都放在以下日照长度条件下，那种植物开花？1、8小时2、13小时3、15小时这里有一点必须明确，短日植物和长日植物的划分，是根据它们开花要求的日照长度是否大于临界日长，还是短于临界日长，不是日照长度的绝对值。即：LDP的临界日长不一定长于SDP；SDP的临界日长不一定短于LDP。关键：超过还是短于其临界日长。长-短日植物（longshortdayplant）:如芦荟、茉莉。短-长日植物（shortlongdayplant）：如风铃草中日性植物(IDP):如甘蔗，最适日照长度是12.5小时，再长和再短的日长下都不开花。两极光周期植物（amphophotoperiodismplant）：如：狗尾草光周期现象与植物地理起源和分布的关系生长季原产此地或引种至此地高纬度区：日照长多为LDP低纬度区：日照短多为SDP中纬度区：春末夏初开花LDP（如济南）秋季开花SDP植物在成花过程中是否始终都需要满足其光周期的要求呢?三.光周期诱导1.概念1)光周期效应:植物在非诱导光周期条件下，能保持诱导光周期刺激。这种现象，称为光周期效应。即：植物在达到一定的生理年龄时，经过足够天数的适宜光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍能保持这种刺激的效果而开花的现象。2)光周期诱导：能够发生光周期效应的处理。3)光周期诱导的周期数：诱导植物成花所需要的适宜的光周期数（即天数）。概念诱导花芽分化所需最少光周期诱导周期数短日植物最少短日数长日植物最少长日数裂叶牵牛1天仙子2~3碱蓬8拟南芥4苍耳1油菜1原叶高凉菜2毒麦1菊花12菠菜1大豆2~3大麻4光周期诱导的过程中需要整株植物进行诱导才能开花吗？2.光周期刺激的感受部位1234菊花SD，LD处理*感受光周期的部位是：叶片反应部位：茎尖端生长点光周期感受的部位3.光周期诱导的时期叶片感受光周期诱导的能力与叶龄和叶的发育阶段有关.例如,第四片，叶龄为四，只有一定叶龄的叶片才能感受光周期诱导，也就是植株要具有一定的生理年龄，如苍耳在叶龄为四或五时，才能感受日照。从叶的发育阶段看，刚刚充分展开的叶片对光周期诱导最敏感，幼叶和老叶的敏感性降低。4、光周期刺激的传递问题：如果长，短日照植物嫁接，长日处理或短日处理后，那种植物开花？在光周期中有光期和暗期两个时期，请问，这两个时期对植物的成花那个更重要？苍耳(SDP15.5h)光暗24hSDPLDP营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长开花开花开花开花开花开花暗期间断实验在光周期诱导中，中断光期和中断暗期试验表明，暗期（darkperiod，黑夜长度）比光期（phphotoperiod，daylength，日长）长度更重要。中断光期，就是在光照期间用短暂的黑暗打断，中断暗期，就是在黑暗期间用短暂的光照打断。5、暗期与光周期诱导——决定能否成花•临界暗期或称临界夜长——是指在光暗周期中，短日植物能开花的最小暗期长度或长日植物开花的最大暗期长度。科学的定义：长日植物应称短夜植物(Shortnightplants)，是指夜长短于临界夜长才能开花的植物，短日植物应称长夜植物(Longnightplants)，是指夜长长于临界夜长才能开花的植物。6、光期与光周期诱导——影响成花数量大豆（SDP,15h）暗期长度为16h返回结论：暗期对成花起决定性作用，但光期必不可少。在进行暗期间断实验过程中发现，红光间断的效果最好，蓝光较差，绿光无效。如果红光间断后接着进行远红光间断，能够消除红光间断的效果。长日植物短日植物１２３４为什么？光敏素的概念、结构与性质光敏素在成花诱导中的作用(Pfr/Pr)四.光敏素在成花诱导中的作用1.光敏素的概念、结构与性质􀂋概念：光敏色素是植物体内存在的一种吸收红光—远红光可逆转换的光受体（色素蛋白复合体）。光敏素的主要存在形式与效应:Pr（P660）：红光吸收型，无生理活性Pfr（P730）：远红光吸收型，有生理活性3.光敏素与成花诱导SDP:要求低的Pfr／Pr比值。成花刺激物质形成,促进开花。LDP:要求高的Pfr／Pr比值，短暗期，甚至在连续光照下也能开花。暗期被红光间断，Pfr／Pr比值升高，抑制SDP成花，促进LDP成花。2.光敏素的生理作用高等植物中一些由光敏色素控制的反应：种子萌发弯钩张开节间延长根源基起始叶分化与扩大小叶运动膜透性向光敏感性花色素形成质体形成光周期花诱导子叶张开肉质化偏上性叶脱落块茎形成性别表现节律现象单子叶植物叶片展开五、光周期理论的应用引种育种控制花期调节营养生长和生殖生长1引种引进新的作物或品种时，首先要了解被引种作物的光周期特性。如果原产地与引入地区光周期条件差异太大，就有可能因生育期太长而不能成熟，或者因生育期太短而产量过低。我国南方多为SDP。北方多为LDP。纬度越高临界日长越长。一般来说，SDP南种北引，开花期推后，生育期会延长；北种南引，生育期会缩短，开花期提前。LDP刚好相反。所以对于收获果实和种子的作物在引种时必须考虑引进后能否适时开花结实，否则就会导致颗粒无收。因此SDP南种北引应引早熟品种，北种南引应引晚熟品种为宜；LDP则相反。以大豆为例，南方大豆在北京种植时，从播种到开花日期延长，枝叶繁茂，但由于开花期晚，此时天气已冷，结实率低，产量不高。东北大豆品种在北京种植，从播种到开花的时间很短，植珠很小就开花，产量也不高。同纬度引种为原则。红麻引种到北方种植？。2育种通过人工光周期诱导，缩短育种时间，加速良种繁育的进程。根据我国气候多样性的特点，可进行作物南繁北育，利用异地种植以满足作物发育条件。例如，短日照玉米、水稻均可在海南岛繁育种子，然后在北方种植；长日照的小麦、油菜等，夏季在黑龙江或青海繁育种子，冬季在云南繁育种子，能做到一年内繁育2代～3代。根据光周期理论，同一作物的不同品种对光周期反应的敏感性不同，所以在育种时，应注意亲本光周期敏感性的特点，一般选择敏感性弱的亲本，其适应性强些，有利于良种的推广。3控制花期利用人工控制日照长短的方法可提早或推迟开花时间，这在园艺花卉栽培上很重要。例如短日照的菊花，在自然条件下秋季开花，为了观赏目的，可人为创造短日照条件使它在6月～7月，甚至在“五一”节开花；也可通过延长日照时间或利用光进行暗期间断、施肥和摘心等措施，使菊花延迟到元旦或春节期间开更多的花。控制花期在育种上对克服杂交亲本花期不遇也是很重要的。例如，利用人工控制日照长短的方法使双方亲本同时开花，便于进行杂交，扩大远缘杂交范围。又如，甘薯是短日照植物，在北方种植时，由于当地日照长，不能开花，所以不能进行有性的杂交育种，但若利用人工遮光方法，使每天光照时间缩短到8h～9h，1个月～2个月即开花。因此控制花期可以解决种间或种内杂交时花期不遇的问题。4维持作物营养生长收获营养器官的作物，如果开花结实，会降低营养器官的产量和品质，因而需要防止或延长这类作物开花。甘蔗有些品种是短日照植物，在短日照来临时，可用光照来间断暗期，以抑制甘蔗开花，一般只需在午夜用强的闪光进行处理，就可继续维持营养生长而不开花，使甘蔗的蔗茎的产量提高，含糖量也增加。总之，光周期在引种、育种、控制花期、维持作物营养生长4个方面有很大的应用价值，在具体应用时，要根据应用实际和要求进行，切不可滥用，否则达不到目的。小结一.概念二.植物对光周期反应的类型三.光周期诱导四.光敏素与成花诱导五、光周期理论在农业生产上的应用