Криптохромы

Ряд процессов в растительном организме контролируется исключительно синим светом (диапазон длин волн 360-480 нм): фототропизм, синтез хлорофилла и каротиноидов, фототаксис хлоропластов и др.

Фоторецепторы синего света называются криптохромами. Они имеются в клетках всех тканей, локализованы в плазмалемме. Функции хромофоров выполняют флавин (ФАД, ФМН), изоаллоксазиновое кольцо содержит конъюгированную систему связей, воспринимающую энергию квантов света.

Синий свет стимулирует деление, но задерживает растяжение клеток, поэтому для растений высокогорий характерно явление нанизма, т.е. низкорослости.

Действие фоторецепторов проявляется через непосредственное действие на генетический аппарат растений и регуляцию экспрессии генов, в том числе тех генов, которые кодируют ферменты синтеза гормонов. А гормоны, регулирующие разные этапы метаболизма, определяют процессы роста и развития растений.

Основным критерием фотопериодической реакции растений считается переход к генеративной фазе. Но как оказалось, от соотношения освещенного и неосвещенного периода суток зависят и другие явления в жизни растений: продуктивность, устойчивость к инфекционным заболеваниям, способность к симбиозам. Особо важную роль играет фотопериод в географическом распространении растений. Существует достаточно четкая связь между географическим распространением растений и типом их фотопериодической реакции. Виды, распространенные в высоких широтах, в основном относятся к длиннодневным, виды тропиков и субтропиков – к короткодневным и нейтральным.

У видов с широким ареалом распространения различаются географические популяции с разными фотопериодами.

У культурных растений фотопериодическая реакция (ФПР) соответствует географическому району формирования сорта. Абиссинские сорта пшеницы имеют короткодневный тип ФПР, а сибирские – длиннодневный тип ФПР.

Являясь адаптацией к данной географической среде, ФПР является ограничителем распространения вида или географической популяции. Длина дня препятствует миграции северных длиннодневных форм к югу, а южных короткодневных – к северу.

Виды с нейтральной ФПР имеют большую возможность для распространения.

Закономерности распределения растений с разными типами ФПР не абсолютны. В горах низких широт встречаются длиннодневные растения (южноамериканские дикие пасленовые). Культурные растения, происходящие из Индии, Эфиопии (ячмень, овес, пшеница), имеют ФПР длиннодневного типа.

Объяснение этому следующее: ФПР в большей степени зависит от температурного фона, в результате длиннодневные растения могут произрастать при более коротком дне при условии пониженных температур. Поэтому в горных областях близ экватора, где холоднее, могут произрастать длиннодневные растения. Возможно, что горные массивы меридионального направления могут служить своеобразными мостами для миграции длиннодневных растений из северных широт в более южные.