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第十一章 植物的生殖生理 Chapter 11 reproductive physiology in plant

第十一章 植物的生殖生理 Chapter 11 reproductive physiology in plant. 第三节 光周期 Section 3 Photoperiodism. 1920s, Garner & Allard (The United States Department of Agriculture, near Washington, D.C.): 烟草 Maryland Mammoth 品种，正常生长季节不开花。但在温室中，即使很小的植株也会在冬季或早春开花。 大豆，在 5 － 8 月期间播种，但开花期均 9 月中的 3 周内进行。

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第十一章 植物的生殖生理 Chapter 11 reproductive physiology in plant

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Presentation Transcript

  1. 第十一章 植物的生殖生理 Chapter 11 reproductive physiology in plant

  2. 第三节 光周期Section 3 Photoperiodism • 1920s, Garner & Allard (The United States Department of Agriculture, near Washington, D.C.): • 烟草Maryland Mammoth品种，正常生长季节不开花。但在温室中，即使很小的植株也会在冬季或早春开花。 • 大豆，在5－8月期间播种，但开花期均9月中的3周内进行。 • 日照长度是控制植物开花的主要环境因子。 September soybeans

  3. 一、光周期反应类型 二、光周期刺激的感受和传导 三、光周期诱导 四、光对暗期中断 五、光敏色素和花诱导 六、开花化学刺激物 七、光周期诱导开花的假说 八、春化和光周期理论在农业上的应用

  4. 短日照植物(SDP)：在昼夜24h中，日照长度必须低于一定的时间（临界日长）才能成花。短日照植物(SDP)：在昼夜24h中，日照长度必须低于一定的时间（临界日长）才能成花。 稻、大豆、玉米、烟草、菊花、牵牛、苍耳、紫苏大麻等 一、光周期反应类型 ≤14h 长日照植物(LDP)：在昼夜24h中，日照长度必须超过一定的时间（临界日长）才能成花。 麦、油菜、菠菜、甜菜、甘蓝、萝卜、天仙子、白芥、山茶花、杜鹃等 ≥11.5h 天仙子(LDP) 日本牵牛(SDP)

  5. LDP(SDP)并不是指其开花需要绝对长时间(短时间)的日照LDP(SDP)并不是指其开花需要绝对长时间(短时间)的日照 LDP的临界日长并不一定会大于SDP的临界日长 临界日长：诱导SDP开花的最大日长或诱导LDP开花的最小日长。不同植物具有各自不同的临界日长。 日本牵牛 白芥 临界日长 临界日长

  6. 日中性植物(DNP) 黄瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆、凤仙花、君子兰等。 • 长短日植物(LSDP) 大叶落地生根 • 短长日植物(SLDP) 风铃草属 • 中日性植物(Intermediate-daylenghth plants) 甘蔗(12.5h) • 两端光周期植物(Ambiphotoperiodism) Tarweed (Madia elegans)

  7. 植物的光周期与其地理起源 北半球 北 南：低纬度，热带与亚热带，短日照条件，多为SDP起源地； 北：高纬度，寒带，长日照条件，多为LDP（春化植物） 起源地； 栽培作物：人工驯化，对日照适应范围逐渐加大（要求降低） 日照时数 南 赤道 秋分 春分

  8. 二、光周期刺激的感受和传导 短日植物紫苏 感受部位： 叶片， 一张叶片即可！

  9. 感受合适光周期的叶片，向茎顶端输送光周期信号（开花刺激物，成花素）感受合适光周期的叶片，向茎顶端输送光周期信号（开花刺激物，成花素） SDP紫苏嫁接实验

  10. 光周期诱导 • 植物只需得到足够日数的合适的光周期后，即使在不合适的光周期条件下也能开花的现象，叫光周期诱导。

  11. 三、光周期诱导 植物在一定的发育时期（花熟态，光敏感期），经过一定时间（数量）的适宜光周期处理，便可完成开花诱导。即： • 1、并不是植物一生均需要适宜的光周期诱导； • 2、适宜光周期诱导并不需要持续到花的分化为止； 如：苍耳（SDP）：临界日长15.5h, 4-5片叶时， 1个SD(15h-L/9h-D)即可完成光周期诱导，以后即使处于LD下亦可进行花芽分化。 • 不同植物所需的光周期诱导的数目不同： • SDP：牵牛、苍耳，1个SD；大豆、大麻：3－4个SD；菊花：12个SD； • LDP：白芥、油菜：1个LD；天仙子：2－3个LD；甜菜：15－20个。

  12. 四、光对暗期中断 1、暗期比光期更重要 2、中断暗期最有效的是红光

  13. SDP（长夜） LDP（短夜） 暗期间断实验

  14. (2)暗期与光周期诱导——决定能否成花 暗 光 LDP SDP 开花 营养生长 营养生长 开花 营养生长 开花 营养生长 开花 开花 营养生长 开花 营养生长 24h 暗期间断实验

  15. 临界夜长： • SDP开花所需的最小暗期长度， • 或 LDP开花所需的最大暗期长度LDP：短夜植物； SDP：长夜植物 科学的定义： • 长日植物应称短夜植物(Short night plants)，是指夜长短于临界夜长才能开花的植物， • 短日植物应称长夜植物(Long night plants)，是指夜长长于临界夜长才能开花的植物。

  16. 五、光敏色素和花诱导 • LDP开花需要高于一定的 Pfr/Pr： • 短夜，Pfr/Pr 维持较高水平，诱导开花； • 长夜，但暗期红光间断，Pfr/Pr 维持较高水平，诱导开花； • 长夜，或暗期远红光间断，降低Pfr/Pr 水平，抑制开花； • SDP开花需要低于一定的 Pfr/Pr： • 短夜，Pfr/Pr 维持高水平，抑制开花； • 长夜，但暗期红光间断， Pfr/Pr 维持高水平，抑制开花； • 长夜，或暗期远红光间断，Pfr/Pr 降低，促进开花；

  17. Ca2+介导激活蛋白激酶或其它调节过程而导致开花刺激物的产生；Ca2+介导激活蛋白激酶或其它调节过程而导致开花刺激物的产生； • Ca2+介导基因表达的改变。 660nm [x] Pr Pfr [Pfr·X] 生理反应 730nm

  18. GA 成花素 有 有 DNP 开 花 L 合成 有 开 花 LDP S 不开花 有 L 有 不开花 SDP S 合成 有 开 花 成 花 素 假 说

  19. C / N 高 开 花 C / N 低 不开花 C/N比理论(C/N theory) C / N 比：植物体含糖量与含氮化合物之比。 适用范围：不适合SDP

  20. 六、春化和光周期理论在农业上的应用 • 1、引种A，考虑品种的光周期和春化反应特点；B，考虑品种原产地和引种地环境条件（日照与气温）； 大豆(SDP)： 由南(SD)至北(LD)，开花期推迟(延长)； 由北(LD)至南(SD)，开花期提前； 冬小麦(LDP，春化)：由北方至华南，可能不开花； C，考虑引种作物的经济器官； 麻(SDP)、烟草(SDP) :南种北移 由南 (SD)至北(LD)，不开花，营养生长好。

  21. 2、育种 A，调节花期，加速良种繁育：早、晚稻(SDP)杂交，花期不遇。对晚稻在苗期进行 遮光处理，使其开花提早以与早稻相遇。 B，加速世代繁育，缩短育种年限：根据南北光温差异，进行南繁北育（异地种植）： SDP：玉米、水稻，冬季海南岛繁殖种子； LDP：小麦，夏季黑龙江育种、冬季云南，一年可繁殖2－3代

  22. 3、控制开花 A，花卉：菊花(SDP)，秋季开花；遮光处理，提前至5.1开花；延长光照或夜间闪光，推迟至春节开花。山茶、杜鹃(LDP)：延长光照或夜间闪光，提前开花。 B，甘蔗：中日性植物，夜间闪光，以抑制开花，提高产量。

  23. Thanks!

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