Влияние длины дня на цветение растений метод
Обновлено: 05.07.2024
Давно замечено, что большинство растений на определенной географической широте ежегодно зацветает примерно в одно и то же время — мы привыкли к тому, что фиалки появляются весной, розы — летом, а хризантемы — осенью. Цветение этих и многих других растений контролируется фотопериодом, в измерении которого участвуют как фитохром, так и ритмические процессы. Чтобы выяснить роль каждого из них, чувствительные к фотопериоду растения помещали на необычно долгое время в темноту, прерываемую в определенный момент кратковременным воздействием красного света. У короткодневного растения Chenopodium rubrum облучение красным светом в определенные фазы темного периода способствует зацветанию, а в другие фазы — подавляет его ( 12.11). Из этого следует, что в зависимости от фазы темного периода Фдк может либо благоприятствовать зацветанию, либо его ингибировать. Фазы, в которые активирующее действие фитохрома Фдк максимально, отстоят друг от друга на 24 ч, так же как и фазы наибольшего ингибирующего действия. Это говорит о том, что чувствительность к Фдк изменяется с околосуточной периодичностью.
Индукция цветения у растений в условиях нормального 24- часового свето-темнового цикла тоже связана с рядом процессов, из которых одни активируются Фдк, а другие подавляются им. Временную последовательность и продолжительность этих процессов регулируют биологические часы. У растений короткого дня, которые зацветают, когда длина темного периода становится больше критической, реакции, требующие высокого уровня Фдк, протекают днем и в начале ночи; реакции, протекающие лучше всего при низких уровнях Фдк, начинаются в более позднее ночное время ( 12.12). Раньше многие физиологи думали, что критическая длина темного периода определяется скоростью превращения Фдк в Фк. Однако сейчас это представление кажется уже неверным. По-видимому, критическая длина темного периода зависит от продолжительности процессов, ингибируемых фитохромом Фдк, которые в свою очередь регулируются часами. Таким образом, мы можем видеть, что фотопериодическое измерение времени у растений короткого дня связано не с фитохромом или часами в отдельности, а с их взаимодействием.
Морфологические изменения при цветении
Первым признаком перехода от вегетативного роста к репродуктивному в период индукции цветения служит повышение синтеза ДНК и митотической активности в апикальной меристеме. Меристема соответственно расширяется и растягивается, развиваются цветочные бугорки. На 12.13 изображены различные морфологические этапы перехода от вегетативного роста к полному цветению у дурнишника [Xanthium).
У нейтральных растений, таких как томаты, длина дня относительно мало влияет на цветение. Это не значит, что растение нечувствительно к изменениям фитохрома, так как легко можно продемонстрировать регуляцию некоторых сторон морфогенеза обратимыми эффектами красного и дальнего красного света. Аналогично этому многие сорта картофеля могут цвести и при длинном, и при коротком дне, но образуют клубни только в последнем случае. По-видимому, превращение фитохрома не всегда связано с системой, контролирующей размножение.
Некоторые растения, чувствительные к фотопериоду, не реагируют на него в определенные фазы своего жизненного цикла. Иногда, например, для того, чтобы фотопериод был эффективным, растение должно перейти из ювенильной стадии в стадию,
Количественные различия в цветении
У других растений реакция на фотопериод может быть количественной, а не качественной. Такие растения могут зацветать и при длинном, и при коротком дне, но при определенных фотопериодах образуют лучше развитые цветки или большее число цветков. При другом варианте количественной реакции— у рождественского кактуса и ряда других короткодневных растений — зацветание ускоряют низкие температуры (в сочетании с длинной ночью или в качестве ее замены). Некоторым растениям нужна определенная последовательность фотопериодов — наступление длинных дней после коротких (клевер) или наоборот (многие виды Bryophyllum). Такого рода механизм позволяет растению воспринимать различия между удлинением дня весной и его укорочением осенью. Очевидно, выработались различные реакции на комплексные фотопериодические и температурные режимы, дающие растениям возможность адаптироваться к особым экологическим нишам.
Распространение и сохранение фактора, вызывающего цветение
Органы, воспринимающие фотопериод, и органы, реагирующие на него, у растений часто обособлены друг от друга. Примером может служить короткодневное растение дурнишник, которое зацветает, если непрерывный темновой период длится более 9 ч. Предположим, что мы создаем для какой-то части растения условия короткого дня, помещая ее в светонепроницаемый контейнер, в то время как остальное растение находится в условиях длинного дня. Если бы не было эффекта передачи, можно было бы ожидать, что цвести будет участок, существовавший при коротком дне. Однако на самом деле цветки образуются из всех почек, даже тех, которые находились в условиях длинного дня. Очевидно, что какой-то сигнал передается из одной части растения в другую.
Этот опыт можно сделать еще более демонстративным, помещая в темный контейнер только один-единственный лист, так что все остальное растение будет находиться в условиях длинного дня; цветки и в этом случае образуются на всем растении ( 12.16). Это говорит о том, что лист служит органом фотопериодической рецепции и может влиять на почки, удаленные на некоторое расстояние. Такое влияние почти наверняка обусловлено передачей какого-то вещества, образующегося в небольших количествах в фотоиндуцированном листе. Это вещество—гипотетический гормон цветения растений — было названо флоригеном . Флориген еще не удалось выделить и химически идентифицировать, но на его существование указывают разнообразные эксперименты. Если растение А индуцировано к цветению, а Б — нет, то цветение Б можно вызвать путем прививки его на А ( 12.17). Такое действие может оказать даже один привитый лист. Подобный опыт удается даже в том случае, если А — короткодневное растение, а Б—длинноднев- ное. Таким образом, флоригены должны быть одинаковыми или по меньшей мере функционально эквивалентными в растениях обоих типов. Используя метод кольцевания паром, убивающим клетки флоэмы и блокирующим передвижение флоригена, можно показать, что поток гормонов от привоя к подвою идет, видимо, по живым клеткам, вероятно по флоэме, примерно с такой же скоростью, с какой
Воздействие гиббереллином на длиннодневные растения в условиях короткого дня обычно вызывает (хотя и не во всех случаях) выход в стрелку, за которым часто следует цветение ( 12.18). Аналогично этому у нас есть сейчас данные о том, что абсцизовая кислота способствует зацветанию некоторых короткодневных растений, тогда как ауксин, стимулируя образование этилена, может вызывать такую же реакцию у броме- лиевых, например у ананаса. Таким образом, флориген может и не быть каким-то одним веществом; его роль могут играть различные гормоны, питательные вещества или подходящие их комбинации, способные вызывать цветение у определенных растений в определенных условиях.
Один из удивительных фактов, касающихся индукции цветения,— это то, что она у некоторых растений может быть продлена неограниченно, даже в случае возврата к неблагоприятному фотопериоду. Тогда индуцированное растение может служить источником стимула для цветения — его донором в опытах с прививкой — значительно дольше времени первоначальной индукции. Подвои, индуцированные путем прививки, могут быть донорами флоригена для других растений, даже после отделения от первичного донора. Таким образом, переход от вегетации к размножению, по-видимому, связан с какого-то рода стойкой метаболической трансформацией, ведущей к длительному (и, быть может, неопределенно долгому) образованию фактора, вызывающего цветение. Некоторые авторы высказывали предположение, что это латентный самореплицирующийся фактор, возможно сходный с неактивным вирусом, который переходит в активную форму при соответствующем фотопериоде. В этом случае инициацию цветения можно было бы сравнить с заражением болезнью, распространяющейся от одной особи к
Смотрите также:
Для получения раннего цветения двулетних растений семена их высевают весной.
При таком посеве растения начинают зацветать весной следующего года и продолжают цвести до осени.
Для получения раннего цветения двулетних растений семена их высевают весной или летом предшествующего года. Взошедшие растения пикируют в горшки, ящики или грунт парника.
Наиболее распространены из таких многолетников следующие. Астры многолетние занимают видное место среди групп многолетних цветочных растений. Отличаются они обильным, продолжительным цветением и разнообразием окрасок — белые, красные, розовые, лиловые.
Кроме красиво цветущих растений, в миксбордере используют и декоративно-лиственные, на их фоне цветение выглядит особенно эффектно. Разместить такой миксбордер можно около дома, вдоль дорожки, около живой изгороди и т. д. Необходимо учитывать.
Цветет продолжительно (с июля до глубокой осени).
Для лучшего развития растений необходимо в первый год цветения обрезать соцветие. Очень рано весной делают обрезку на 2—3 глазка.
Многолетние цветущие и лиственно-декоративные грунтовые растения, как правило, на зиму сбрасывают листья.
Для получения .более раннего цветения клубни проращивают на окнах, террасах в горшках, парниках.
Фотопериодизм — реакция растений на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).
По отношению к длине дня, растения подразделяются на несколько групп:
Нейтральные растения – длина дня не оказывает заметного влияния, растения цветут по достижении определенного возраста или размера.
Длиннодневные растения – зацветают только в том случае, если длина дня больше некоторой критической величины.
Короткодневные растения – зацветают только тогда, когда длина дня меньше, чем некоторая критическая величина.
Длиннокороткодневные растения – для цветения необходима определенная последовательность: сначала длинные дни, а затем короткие. Эти растения настроены на благоприятный осенний период.
Короткодлиннодневные растения – для цветения необходима смена коротких дней на длинные (но не наоборот). Благоприятный период у этой группы ассоциируется с весенним сезоном.
Среднедневные растения – для цветения необходим определенный интервал длины дня: ни при увеличенной, ни при уменьшенной длине дня эти растения не цветут.
Амфифотопериодичные растения – для цветения неблагоприятен узкий интервал, а при большей или меньшей длине дня цветение наступает.
Следует помнить, для того, чтобы растение восприняло длину дня как стимул к цветению, оно должно достигнуть определенного возраста.
Исследование влияния гиббереллинов на цветение:
Оказалось, что у длиннодневных растений гиббереллин ускоряет образование цветков даже на коротком дне. К гиббереллину оказались отзывчивыми и короткодлиннодневные растения. Таким образом, гиббереллин в ряде экспериментов мог заменить длинный день для длиннодневных растений. Однако, обработка гиббереллинами короткодневных растений, в условиях длинного дня, не вызывало цветения: растения сильно вытягивали междоузлия, но продолжали вегетировать.
Если поместить Короткодневные растения в условия искусственного освещения так, чтобы и день, и ночь оказались длинными (при этом суммарная длина суток оказывалась заметно больше 24 часов), растения не цветут. Это означает, что одной длинной ночи недостаточно, чтобы стимулировать цветение. В опытах было показано, что у растений существуют внутренние часы. Растение условно делит сутки на две фазы: световую (фотофильную) и темновую (скотофильную). При прерывании ночи свет попадает на несоответствующую фазу и поэтому растению кажется, что оно находится в условиях длинного дня.
Такой цикл неизменно повторяется из года в год на протяжении тысячелетий.
А вот у таких овощных культур, как редис, лоба (маргеланская редька), пекинская капуста, мизуна (японская салатная капуста), наоборот, соцветия формируются, когда световой день длинный – 16 часов и более. Для урожая это плохо, ведь цветки образуются вместо кочанов или корнеплодов. Такие особенности развития приходится учитывать огородникам. Поэтому чувствительные к длинному дню культуры в средней полосе России сеют дважды: весной – в апреле и начале мая, летом – в конце июля, августе.
Для репчатого лука длинный день – это сигнал к прекращению роста листьев и формированию луковиц. Казалось бы, здесь нет проблем. Однако любители зарубежной экзотики могут столкнуться с неожиданным результатом, если попытаются вырастить у себя тропические сорта этого овоща. Длина дня уже в мае оказывается критической, и они начинают стремительно формировать луковицы. Естественно, из-за укороченного периода вегетации урожай получается скромным.
Казалось бы, выращивание северных сортов в южных странах должно стимулировать растения на сверхпродуктивность, ведь они оказываются в намного более комфортных условиях, чем у себя на родине. Однако солнечный хронометр вносит коррективы в планы садоводов. Например, знаменитая Антоновка хоть и вызревает рядом с лимонами и апельсинами, но из-за непривычного для неё светового режима яблоки получаются пресными и хранятся совсем недолго.
Солнечный свет является одним из важных совокупных факторов для роста растений наряду с водой, питательными веществами, минералами и микроэлементами. И если нормальные условия освещения не могут стать единственной причиной повышения урожая, то нехватка света не замедлит сказаться на развитии растений и урожайности.
Потребность в солнечном свете
Все растения можно условно разделить по потребности в солнечном свете на три типа:
томат, перец, баклажан, арбуз, дыня, тыква, фасоль
огурец, горох, капуста, корнеплоды, салат, шпинат, лук, чеснок многолетние цветы
лук на перо, лук-порей, щавель, ревень, физалис.
Для того, чтобы понять приведенные цифры, принимайте за основу максимальную освещенность в полдень при чистом небе — она равняется 100 тыс. лк. В пасмурный день наибольшая освещенность доходит лишь до 12 тыс. — 18 тыс. лк.
Нужно сказать, что наиболее благоприятным для растений является рассеянный свет. Прямые солнечные лучи, особенно в полдень, могут оказывать угнетающее действие и вызывать ожоги.
Что влияет на уровень освещенности
Место. На освещенность влияет не только выбор места. Для парника или грядок мы, в любом случае, стараемся выбрать самое хорошо освещенное место на участке.
Материал укрытия. Но и сам материал парникового покрытия может уменьшать освещенность. Поэтому очень важно, чтобы поликарбонат, стекло или пленка были чистыми и максимально хорошо проводили солнечный свет.
Густота посадки. Загущенные посадки тоже значительно влияют на освещенность растений. Особенно от них страдают растения в закрытом грунте. Стараясь использовать площадь парника по максимуму, огородники часто увеличивают густоту посадки растений. Но вместо повышения урожая получают его снижение. При дефиците света в период формирования генеративных органов рост растений затормаживается, могут опадать бутоны, цветы и даже завязи.
Разному возрасту — разное освещение
Всходы. Вообще, требования растений к освещенности меняются в течение вегетации. Большинство растений не нуждается в солнечном свете в момент прорастания зерна, лишь некоторые, например, петуния или земляника, проклевываются на свету. С появлением всходов потребность растений в свете значительно увеличивается.
Рассада. Для рассады очень важно, чтобы соотношение между освещенностью и температурой воздуха было гармоничным. При недостатке освещения и высокой температуре от +20-22°С растения вытягиваются. Чаще всего это происходит в ночное время, поэтому рекомендуется на ночь переставлять рассаду в более прохладное место +16-18°С.
Бутонизация. С появление генеративных органов: бутонов и цветов потребность в солнечном свете значительно увеличивается. В этот период для растений крайне важно получать оптимальное для их вида освещение.
Плодоношение. После того, как плоды завязались и до момента их созревания, освещение не имеет такого большого значения, поскольку созревание происходит за счет питательных веществ, которое накопило само растение.
Длина светового дня
Кроме разных потребностей в интенсивности освещения растения отличаются и по своему отношению к продолжительности светового дня. При оптимальной для своего вида освещенности растение быстрее переходит к цветению и формированию плодов.
Растения короткого светового дня. Одни растения ускоряют свое развитие при коротком световом дне. Все растения, исторической родиной которых являются тропики и субтропики, развиваются гармонично, если продолжительность светового дня равняется ночи — 12 ч. К ним относятся перец, томат, баклажан, фасоль. Многие цветы, например, анютины глазки, гладиолус, хризантемы, каланхоэ тоже являются растениями короткого светового дня. Именно поэтому они расцветают ранней весной или осенью, когда дни короче.
Растения длинного светового дня. Для других оптимальными условиями для развития и формирования генеративных органов является длинный световой день. Это все виды крестоцветных: капуста, репа, редька, редис, дайкон; зонтичные: петрушка, укроп, морковь; листовые овощи: щавель, салат, ревень. Эти растения быстрее переходят к цветению при длине светового дня 16-20 ч или даже круглосуточном освещении.
Почему стрелкуется редис?
Поскольку при выращивании корнеплодов или листовых овощей нам совершенно не нужно, чтобы растение пошло в стрелку, зацвело и дало семена, мы стараемся сеять семена ранней весной или во второй половине лета. Это актуально для редиса, дайкона, редьки, а также салатов.
При летнем посеве редис или дайкон дают цветочную стрелку и зацветают вместо того, чтобы образовывать корнеплоды. Такие растения непригодны в пищу, корнеплоды остаются мелкими и становятся жесткими. При ранней весенней посадке укроп дольше остается в фазе листьев, летний укроп стрелкуется значительно быстрее. Капуста брокколи очень остро реагирует на увеличение светового дня, распуская соцветия раньше времени.
При посадке обязательно учитывайте особенности растений, их потребности в освещенности и длине светового дня. Так вы получите гораздо лучшие результаты, и ваши труды окупятся сторицей.
Читайте также: