Растения короткого дня: физиология и примеры¶

Растения короткого дня — это группа растений, для перехода от вегетативного роста к цветению (фотосинтетической индукции) которых требуется продолжительность светового дня меньше определённой критической величины. Данное явление относится к области фотопериодизма — реакции живых организмов на суточный ритм освещённости. В отличие от растений длинного дня, которым для зацветания нужен длинный световой период, растения короткого дня активизируют генеративные процессы при сокращении светлой части суток, как правило, во второй половине лета или осенью.

¶Физиологические основы

Механизм фотопериодической реакции у растений короткого дня связан с измерением продолжительности непрерывного тёмного периода, а не светлого. Решающее значение имеет длина ночи: цветение наступает только в том случае, если тёмный период превышает определённый порог (критическую длину ночи). Прерывание длинной ночи кратковременной вспышкой света (даже на несколько минут) подавляет цветение, что экспериментально подтверждено на многих видах.

Ключевую роль в восприятии фотопериода играет пигмент фитохром, существующий в двух взаимопревращающихся формах: Pr (поглощает красный свет, λ≈660 нм) и Pfr (поглощает дальний красный свет, λ≈730 нм). Днём под действием красного света накапливается активная форма Pfr, которая в темноте медленно разрушается или превращается обратно в Pr. У растений короткого дня высокий уровень Pfr в начале ночи ингибирует цветение; для инициации цветения необходимо, чтобы к определённому моменту ночи концентрация Pfr упала ниже порогового уровня. Таким образом, растение «измеряет» время через скорость обратной конверсии фитохрома.

Сигнал о продолжительности ночи воспринимается листьями, где синтезируется гормоноподобное вещество — флориген (гипотетический гормон цветения). В современной науке установлено, что у многих видов роль флоригена выполняет белок FT (Flowering Locus T), который транспортируется по флоэме из листьев в апикальную меристему побега, где запускает каскад генов, отвечающих за формирование цветков.

¶Классификация и типы реакций

По чувствительности к фотопериоду растения короткого дня делят на две основные группы:

• Облигатные (обязательные) — цветут только при коротком дне. При длинном дне остаются в вегетативном состоянии (например, табак махорка, перилла).
• Факультативные (необязательные) — ускоряют цветение при коротком дне, но способны зацвести и при длинном, хотя и с задержкой (например, некоторые сорта сои, хлопчатника).

Дополнительно выделяют качественную и количественную реакции: у качественных видов фотопериод является жёстким условием, у количественных — лишь фактором ускорения.

¶Примеры культурных растений

Среди сельскохозяйственных культур растения короткого дня широко распространены в тропическом и субтропическом поясах:

• Соя культурная (Glycine max) — классический пример; большинство сортов цветут при длине дня менее 14 часов.
• Рис посевной (Oryza sativa) — короткодневная реакция характерна для многих традиционных сортов.
• Кукуруза (Zea mays) — относится к факультативным растениям короткого дня.
• Просо, сорго, чумиза — также проявляют короткодневную реакцию.
• Табак (Nicotiana tabacum) — ряд сортов, особенно табак махорка, являются облигатными короткодневными.
• Хлопчатник (Gossypium hirsutum) — цветёт при сокращении дня.
• Конопля посевная (Cannabis sativa) — фотопериодическая реакция определяет половую дифференциацию и сроки цветения.
• Хризантема (Chrysanthemum) и пуансеттия (Euphorbia pulcherrima) — декоративные растения, цветение которых регулируется коротким днём.

¶Практическое значение

Понимание фотопериодизма короткодневных растений имеет важное агрономическое значение. При интродукции сортов в регионы с иной широтой необходимо учитывать длину дня: перенос короткодневных сортов в северные широты с длинным летним днём может приводить к задержке цветения или его отсутствию. В тепличном хозяйстве для управления цветением применяют искусственное затемнение (зашторивание) для создания короткого дня, а также досвечивание для его удлинения. Светокультура позволяет получать несколько урожаев в год и синхронизировать цветение декоративных культур к определённым датам (например, хризантем к 8 Марта или Новому году).

¶См. также

• Фотопериодизм
• Растения длинного дня
• Фитохром
• Флориген

¶Источники

• Чайлахян М. Х. Фотопериодизм растений. — М.: Наука, 1975.
• Куперман Ф. М. Морфофизиология растений. — М.: Высшая школа, 1984.
• Полевой В. В. Физиология растений. — М.: Агропромиздат, 1989.
• Taiz L., Zeiger E. Plant Physiology. — 5th ed. — Sinauer Associates, 2010.