Яровизация

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.

Вторым важным фактором, влияющим на переход к генеративной фазе, являются низкие положительные температуры.

Индуцирование процесса цветения низкими температурами называется яровизацией.

Все растения делят на 3 группы:

1. Растения, которые не переходят к генеративной фазе без воздействия низких температур (озимые зерновые, двулетние растения – морковь, свекла, капуста и некоторые многолетники).

2. Растения, у которых развитие ускоряется под воздействием пониженных температур.

3. Растения, которые не требуют для перехода к цветению пониженных температур.

Растения, которые не нуждаются в воздействии низких температур, называют яровыми, нуждающиеся – озимыми.

Низкие температуры необходимы для формирования флорального стимула. Для яровизации озимых форм, с тем чтобы их можно было высевать весной, необходимым условием являются: наличие делящихся клеток и воздействие температур 1-5^оС в течение 1-3 месяцев. Для растений южных широт этот температурный диапазон около 10^оС. Причем некоторые растения (злаки) могут воспринять яровизационные воздействия в стадии наклюнувшихся семян, другие же (капуста, сельдерей) - только при наличии листьев. Выявлено, что в результате яровизации повышается концентрация гиббереллина, а он, как известно, является компонентом флоригена.

Яровизационные изменения обратимы, под действием высоких температур возможна разъяровизация.