光周期现象 光周期现象最早发现于哪一年
光周期现象:植物生长与光照的关系
植物生长与光照的关系一直是农业研究的重要领域之一,而光周期现象是影响植物生长的主要因素之一。光周期现象是指植物生长与光照时间的关系,即不同光照时间对植物生长的影响不同。这一现象对于农业生产来说有着重要的意义,因为它可以帮助农民预测植物生长的时间和产量,从而更好地安排种植计划。
植物对光周期的反应
植物对光周期的反应可以分为三种类型:长日照植物、短日照植物和中性植物。长日照植物是指需要较长的日照时间才能正常生长的植物,例如小麦、大豆等。短日照植物则是需要较短的日照时间才能正常生长,例如菊花、**等。中性植物则是对日照时间不敏感,可以在长日照或短日照的环境中正常生长。
光周期对植物生长的影响
光周期对植物生长的影响主要体现在以下三个方面:
1.花期的调控
植物的花期受到光周期的影响,即不同的光周期会导致植物在不同的时间产生花蕾。长日照植物的花期通常在夏季,短日照植物的花期则在秋季或冬季。
2.生长节律的调控
光周期对植物的生长节律也有着重要的影响。研究发现,光周期对植物的生长速度、叶片数量、根系发育等方面都有着显著的影响。
3.光合作用的调控
光周期对植物的光合作用也有一定的调控作用。研究发现,较短的光周期会导致植物的光合作用速率下降,而较长的光周期则可以促进植物的光合作用。
农业生产中的应用
光周期现象对于农业生产有着重要的应用价值。农民可以通过控制光照时间来调节植物的生长节律和花期,从而更好地控制植物的生长和产量。同时,农民还可以通过选择适合本地光周期的植物来提高产量和质量。
光周期现象是影响植物生长的重要因素之一,掌握光周期现象对于农业生产具有重要的意义。农民可以通过调节光照时间来控制植物的生长和产量,从而提高经济效益。同时,我们也需要继续深入研究光周期现象,为农业生产提供更好的支持。
参考资料来源:
1.杨青松.植物生长发育的光周期效应.中国园林,2024(02):60-62.
2.刘立新,赵文娟,杨瑞.光周期对植物生长发育的影响.中国园林,2024(01):71-72.
3.张卫华.光周期对植物生长发育的影响及其调控.园艺学报,2024,45(04):771-780.
相关拓展:
问:什么是光周期现象
一天中,白天和黑夜的相对长度称为光周期,植物对于白天和黑夜相对长度的反应,称为光周期现象。按照植物蠢备明对光周期的反应,可将植物分为三类:长日照植物,日照必须大于某一临界日长(一般12小时以上),或者说暗期必带告须短于一定时数才能成花的植物;短日照植物,日照长度只有短于其所要求的临界日长(一般12小时以下),或者暗期必须超过一定时数才开花的植物;日中性植物,对光照长短没有严格要求,任何日照下都能开花的植物。
光周期是影响植物生长发育的重要因素,可影响植物花芽分化、开花、结实、分枝以及某些地下器官(块茎、块根、球茎、鳞茎等)的形成。植物成花的光周期反应与植物地理起源和长期适应于生态环境有滚氏密切关系:寒带植物多属于长日性,其自然成花多在晚春和初夏;而热带和**带植物多属于短日性,成花期有些是在早春,有些则在夏末或初秋日照较短时。在进行花果类中草药种植时,要特别注意了解所种药材的光周期反应类型,以免造成损失。
问:什么是光周期现象?
光周期现象生物在暴露于阳光期间对变化产生的反应,尤指通过生物过程显示出来的反应光周期现象(Photoperiodi**)植物通过感受昼夜长短变化而控制开花的现象称为光周期现象(Floweringinresponsetorelativelengthofdayandnight)。也有人给光周期现象下了个广义的定义,植物通过感受昼夜长短而控制生理反应的现象。 植物通过感受昼夜长短变化而控制开花的现象称为光周期现象(Floweringinresponsetorelativelengthofdayandnight)。也有人给光周期现象下了个广义的定义,植物通过感受昼夜长短而控制生理反应的现象。 植物通过感受昼夜长短变化而控制开花的现象称为光周期现象(Floweringinresponsetorelativelengthofdayandnight)。也有人给光周期现象下了个广义的定义,植物通过感受昼夜长短而控制生理反应的现象。 植物通过感受昼夜长短变化而控制开花的现象称为光周期现象(Floweringinresponsetorelativelengthofdayandnight)。也有人给光周期现象下了个广义的定义,植物通过感受昼夜长短而控制生理反应的现象。光周期现象的发现 光周期现象是坦扮美国的Garner和Allard发现的。1910’s年,Garner和Allard在美国马里兰州,美国农业部Beltsville农业试验站工作,他们发现两个难以解释的现象,一个是烟草品种马里兰猛犸象,在夏季株高可达3~5米,但是不开花,如果在冬季的温室里,株高不到1米就可以开花;另一个现象是,某个大豆品种,在春季的不同时间进行播种,但在夏季的同一时间开花,尽管不同播种期大豆的营养体大小不同。上述现象说明植物在特定季节开花,他们认为一定有某个环境因子在控制开花,大家知道,主要的环境因子有温、光、水、气、矿质营养,那么随季节变化的主要是温度和光照长度,他们检验了日照长度对烟草开花的影响,结果发现,只有当日照短于14小时时,烟草才开花,否则就不开花。后来又发现许多植物开花需要一定的日照长度,如冬小麦、菠菜、萝卜、豌豆、天仙子等,这就是光周期现象的发现。植物光周期反应的类型 1、短日植物
在24小时昼夜周期中,日照长度短于一定时数才能开花的植物。如美洲烟草、大豆、水稻、玉米、粟、菊花、苍耳等。
2、长日植物
在24小时昼夜周期中,日照长度长于一定时数才能开花的植物。如大麦、小麦、黑麦、萝卜、菠菜、甘蓝、大白菜、天仙子、甜菜等。
①绝对长日或绝对短日植物
在24小时中成花有一个明确的临界日长,即成花所需要的极限日照长度。日照时数超过这个临界日长,就不能开花的植物称为绝对短日植物,而日照时数超过这个临界日长才能开花的植物称为绝对长日植物。
和临穗闭界日长对应的还有临界夜长(criticaldarkperiod)。临界夜长是指在昼夜周期中,短日植物能够开花的最小暗期长度让族灶,或长日植物能够开花的最大暗期长度。
表:一些绝对短日植物和绝对长日植物的临界日长
植物名称光周期类型24小时昼夜周期中的临界日长(小时)北京大豆(中熟)短日植物15一品红短日植物12.5美洲烟草短日植物14苍耳短日植物15.5天仙子(28.5℃)长日植物11.5白芥菜长日植物约14菠菜长日植物13甜菜(一年生)长日植物13-14
例如上表中北京大豆开花的临界日长为15小时,也就是说超过15小时,成花反应就会受到影响。那么它所对应的临界夜长就是9小时。也就是说,夜长不能短于9小时,否则会影响成花。长日植物与之相反。
从某种意义上来说,临界夜长比临界日长对开花更为重要。长夜诱导短日植物开花,却抑制长日植物开花。也把短日植物叫做长夜植物(long-nightplant)。把长日植物叫做短夜植物(short-nightplant)。
②相对长日或相对短日植物
不少短日植物和长日植物的开花并不是绝对地有一个临界日长。它们在不适宜的日照长度下,经过相当长时间也能勉强形成花。例如加拿大苍耳就是一个相对短日照植物。
3、日中性植物(Day-neutralplant,DNP)
这类植物开花不受日照长短的影响,在任何日照下都能正常开花。如棉花、番茄、茄子、四季豆和一些四季开花的花卉(月季)等。
4、短长日植物和长─—短日植物
在这类植物中,花诱导和花形成两个过程需要不同的日照长度。例如大叶落地生根和叶香树的花诱导需要长日照。其后,若继续在长日照下,则不能形成花器官,只有在短日照下才能成花。这种植物就叫做长—短日植物。风铃草和瓦松恰好相反,花的诱导是在短日条件下完成,而花器官的形成要求长日照,这种植物就是短——长日植物。地理纬度与光周期反应类型 植物光周期反应的不同类型是长期适应环境的结果。由于地球上同一纬度在不同的季节、不同纬度在同一季节之间光周期不同,所以就形成了植物光周期反应类型的规律性分布。
我国地处北半球,春季的短日时期气温较低,植物一般处于苗期,与开花暂时无关。秋季则气温较高,适于植物生长,所以这时的日照就显著的影响植物的开花。夏季的自然长日照时期,气温较高,是植物生长发育的适宜时期。一年之中,影响植物开花结实的基本上是这两个季节。在低纬度地区,终年气温较高,但无长日条件,所以只有短日植物,一般都是在早春出芽,在夏季和秋季任何时候均开花。有些植物可以多季,如水稻;在中纬度地区,既有长日条件,又有短日条件,且秋季气温较高,所以长短日植物均有分布。长日植物在春末夏初开花,而短日植物在秋季开花;在高纬度地区(我国东北),虽然有长日和短日条件,但气温的季节性变化比较明显。秋季短日照时,气温已低,植物又不能生长。所以不能生存一些要求日照较长的植物。光周期诱导的机理 1.感受光周期的部位
实验证实:感受光周期反应的部位是植物的叶片:例如用短日照的植物-菊花进行实验,首先将植株顶端的叶子全部去掉。
2.开花**物的传导
接受光周期诱导的部位是叶片,进行光周期反应的部位是茎尖的生长点,叶和起反应的部位之间隔着叶柄和一段茎。那么,必然有一个开花**物传导的问题。以苍耳的嫁接实验来说明。把五株苍耳植物互相嫁接在一起,且只让其中一株上的一张叶片处于苍耳开花适宜的光周期(短日照)下,其他植株都处于不适宜的光周期(长日照)下,它们都可以开花。
这就证明,植株之间确有开花**物质通过嫁接的愈合而传递。
另外,经过短日照处理的短日植物,例如高凉菜,把其嫁接到长日植物八宝植株上,可引起八宝在短日条件下开花。反之,若将长日处理的长日植物,接到短日植物上,可引起短日植物在长日条件下开花。这说明两种光周期反应的植株所产生的开花**物几乎具有相同的性质。用蒸汽或麻醉剂处理叶柄或茎,可以阻止开花**物的运输,说明运输途径是韧皮部。苏联的柴拉轩将这种**物叫做成花素(forigen),但这种物质至今还没有被分离出来。
3.光周期诱导
光周期诱导:植物只要没得到足够日数的适合光周期,以后即便置于不适合的光周期条件下仍可开花,这种现象称作光周期诱导。
植物完成光周期诱导的光周期处理天数(即几个光周期)因植物而异:
苍耳:一个光周期。即15小时照光及9小时的黑暗(15L-9D)。**短牵牛:一天。大部分短日植物的诱导期需要一天以上,如大豆3天,**4天,红叶紫苏7-9天,菊12天等。长日植物需要一天的有:白芥、菠菜、油菜、毒素等。一天以上的有:天仙子:2-3天,拟南菜4天,一年生甜菜13-15天等。
不同植物光周期诱导需要的天数与植物年龄、温度、光照强度、光照长度有关。植物年龄小(达到光周期诱导的能力)、温度高、光照强,诱导期缩短。
4.暗期光中断现象
①光周期诱导的光照强度:在自然条件下,光周期诱导所要求的光照强度弱的,远远低于光和作用所需的光强度。一般认为在50~100勒克斯之间,有些植物甚至更低,例如水稻在夜间补充光照时,光强只需8~10勒克斯,就能明显地**光周期反应。说明植物光周期反应对光是极敏感的。
②暗期光中断现象和生理效应暗期光中断现象表明了光周期反应与光强、光质以及参与光反应物质之间的关系。
暗期对植物的开花更为重要,对于短日植物,它的开花决定于暗期的长度,只要暗期超过临界夜长(临界暗期),不管光期多长,它都开花。所以,又称短日植物为“长夜植物”更为确切。长日植物则相反,它不需要连续黑暗。假如在足以引起短日植物开花的暗期中间,被一个一定强度的闪光所间断,短日植物就不能开花,长日植物就能开花,这种现象叫做暗期光中断现象。
用不同波长的光来间断暗期的试验表明:无论是抑制短日植物开花,还是诱导长日植物开花,都是红光最有效。如果在红光照过后立即再用远红光照,那么暗期闪光间断的效应就会消失。说明暗期闪光间断效应有光敏素参与。
5.光敏素及其在成花中的作用
暗期闪光中断效应作用的最大作用光谱正好是光敏素的最大吸收光谱,最小作用光谱也正好是光敏素的最小吸收光谱。
①光敏素的物理化学性质
光敏素可以从高等植物几乎所有部分中提取出来,也就是说存在于高等植物的所有组织(根、茎、叶、花、果、实、种子、胚芽鞘)中。在细胞中,光敏素可能集中在细胞的膜的表面上。绿色组织中光敏素含量较低,在黄化组织中较高,浓度级为10-7—10-5M。
高纯度的光敏素已从黄化的单子叶植物幼苗(玉米等)中制的。经鉴定是一种蓝色蛋白质,它的生色团类似叶绿素和血红素,有四个吡咯环,但它们不是环状连接,而是开放成直链,以共价键与蛋白质部分相连,即由蛋白质和生色团两部分所组成。天然的光敏素分子量大约为120kDa。
②光敏素与开花诱导
光敏素有两种存在形式,Pr和Pfr。在黄化组织中,光敏素大部分以红光吸收型(Pr)存在,其吸收高峰在660nm。当用红光照射时,Pr的吸收光谱发生变化,吸收高峰在725nm。这说明通过红光照射Pr已转变为另一种形式(Pfr)。
光敏素在开花中如何产生生理效应,目前还不清楚。光敏素本身并不是开花**物,但它可以触发开花**物的形成(合成或激活)。现在一般认为,不论是短日植物(SDP)还是长日植物(LDP),其开花都与Pfr与Pr的比例有关。对于SDP,在光期结束时,Pfr/Pr比值高(因为在白天,红光比例大,有利于Pfr的形成),开花**物的合成受到阻止。转入夜间后,Pfr向Pr逆转,Pfr/Pr比值变小。当此值到一定水平时,就会触发引导开花**物形成的代谢过程,SDP的成花反应就可以发生。如暗期为红光所间断,Pr转换成Pfr,Pfr/Pr比值升高,开花**物的形成即遭受阻止。
对于LDP,形成开花**物,要求较高的Pfr/Pr比值,这一比值可在长光期结束时获得。如果在短日照下,暗期过长,则Pfr转变为Pr,或Pfr受到破坏,Pfr/Pr值达不到较高水平,开花**物就不能形成。暗期的红光间断,可使Pfr/Pr值重新提高,使开花**物得以合成,长日植物就可以开花。参考资料
问:什么是光周期现象?
光周期是指昼夜周期中光照期和暗期长短的交替变化。光周期现象是生物对昼夜光暗循环格局的反应。大多数一年生植物的开花决定于每**照时间的长短。除开花外,块根、块茎的形成,叶的脱落和芽的休眠等也受到光周期(指一天中白昼与黑夜的相对长度)的控制。植物对周期性的、特别是昼夜间的光暗变化及光暗时间长短的生理响应特点。尤指某些植物要求经历一定的光周期才能形成花芽的现象。但其他生理活动也受光周期影响。问:光周期现象最早发现于哪一年
光周期现象最早发现于1918年。
光周期现象是生物对昼夜光暗循环格局的反应,猜哗腔光周期现象是美国的Garner和Allard发现的,现象说明植物在特定季节开花。他们认为一定有某个环境因子在控制开花,随季节变化的主要是温度和光照长度,因此Garner和Allard检验了日照长度对烟草开花的影响,结果发现只有当日照短于14小时时,烟草才开花,否则就不开花。
当运用光周期控制时,植物对暗期的长短反应非常敏感,对光期反应较弱。在暗期,植物体内发生一种化学反应,暗期对植物来说就好似一种化学转化的生物钟。如果植物自身的生物钟需要11.5h的暗期,干扰生物钟最有效的途径就是在黑夜中间使用灯光打断暗期,这也是种植者们通常在晚上10点到次日凌晨2点使用光周期补光的原因。
光周期现象反应特点:
植物在一定的日照条件下开花,并非植物的一生都需要这种日照长度,而是仅在植物的一定生长发育阶段才需要一定的光周期。同种植物的不同品种对日照的要求可能不同。如烟草中有长日性、短日性和日中性三种类型。通常早熟品种为长日或日中性植物,晚熟品种为短日植物。
许多植物通过光周期的临界日长随不同植物而异。临界日长就是植物开花所需的极限日照长度。长日植物的开花,需要长于某一穗衫临界日长;而短日植物芦乱则要求短于某一临界日长;日中性植物无临界日长。所谓长日植物,临界日长不一定都超过短日植物;而短日植物,临界日长不一定都超过短日植物。
问:光周期现象是什么?
光周期现象是指植物能够感受昼夜长度的变化,并根据这些变化做出一系列的生理响应。
植物在系统发育过程中,对日照长度的变化做出反应,顶端分生组织发生分化,从营养生长转向生殖生长,这种现象称为光周期现象。植物花器分化和形成除需要定温度诱导外,必须经历一定的光周期诱导。
生态意义
在温带,温度的季节性变化幅度很大,随纬度增高而冬季延长。植物如不能在低温、霜冻到来之前形成种子,就不能繁殖后代。许多植物在长期适应过程中形成了以受气候条件影响较小的昼夜长短来感应季节的本领。
例如一些起源于高纬度地区的植物,常在春季转暖之后,日照由短变长的条件下开花结实,成花要求长日照。低纬度起源的一些植物,具有短日植物特性,在日长逐渐变短的秋天开花,有利于充分利用低纬度较长的温暖时期。
在一些不是温度而是水分对植物生长起决定作用的地区,在冬季为旱季,夏季为湿季的地区起源的植物,属短日照性的较多,情况相反的地区则多为长日照植物。在同一纬度地区,对日长的不同响应使不同植物在不同季节开花结实,成为决定植物物候期的重要因素。
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