Что заставляет растение распускаться? Растения растут и цветут в ответ на несколько триггеров, которые приводят к сложной цепочке физиологических и генетических реакций.

Это в конечном итоге вызывает изменение морфологических характеристик цветковых апикальных побегов. Главным из этих триггеров является эффект света, известного как фотопериодизм.

Фотопериодизм означает реакцию растения на определённые световые сигналы, включая продолжительность и качество получаемого света.

Растения не воспринимают свет так же, как люди или животные. В растениях часть электромагнитного спектра, которую мы воспринимаем как свет, действует за счёт энергии для конкретных фотохимических реакций.

Фотохимические системы внутри растений предназначены для захвата определёенных частот света и использования его энергии для проведения химических реакций.

Спектры света для растений

Растения захватывают световую энергию по двум основным причинам: производить углеводы и контролировать некоторые из тысяч процессов, происходящих в растительных клетках.

Здесь нас интересует только контроль процесса. Длины волн, используемые для получения углеводов, примерно одинаковы. В основном есть четыре цвета спектра, с которыми работают растения:

• УФ (ультрафиолет) от 340 до 400 нанометров.
• Синий от 400 до 500 нм.
• Красный от 600 до 700 нм.
• Инфракрасный от 700 до 800 нм.

Эти цифры не абсолютны, потому что на самом деле цвета перекрываются. Растение будет использовать часть энергии от 500 до 600 нм тоже, хотя и не так много. Растение использует различные пигменты для захвата различных длин волн энергии.

Светопоглащающие пигменты

Вообще говоря, четыре полосы электромагнитной энергии контролируют активность растения через три светопоглощающих пигмента:

• Криптохромы (синий и УФ).
• Фитохромы (красный и красный).
• Фототропины (синий и ультрафиолетовый).

Эти пигменты действуют как переключатели, которые включают, выключают и регулируют определённые процессы в растении. Растения также чувствительны к сдвигу света между частотами, которые для нас проявляются как интенсивность.

Растения, выращенные в тени других, получают гораздо больше красного и инфракрасного света, чем синего. Они чувствительны к переходу от красного к синему свету. Он естественным образом возникает при восходе солнца, и противоположный сдвиг, который происходит на закате.

Также растения чувствительны к изменениям времени, когда происходят эти ежедневные события. Различные пигменты действуют как переключатели, которые инициируются энергией определённой длины волны как отношение одной частоты к другой.

Даже отсутствие света влияет на реакцию растения через эти центры управления. Все эти элементы управления влияют на процесс, известный как цветение.

Жизненные циклы роста растений

Свет контролирует естественные ритмы растения. Эти природные ритмы, или циркадные ритмы, присущи всем жизненным формам.

Жизненный цикл имеет ряд событий, которые повторяются в течение каждого дня. Имеются периоды активности и периоды отдыха, а также время, когда выполняются определённые задачи. Все эти мероприятия программируются в более или менее 24-часовой период.

Неэффективно производить химические элементы, используемые для захвата фотонов, в тёмное время суток. Как и на заводе, компоненты должны прибывать, когда это необходимо.

Нужно проводить инвентаризацию, минимальный уровень должен быть доступен, а сборочные линии должны запускаться, когда все необходимые детали есть в наличии. Свет определяет эти ритмы, не только посредством его присутствия, но и его качества.

Растение чувствует как качество, так и количество получаемого света. Основываясь на таких факторах окружающей среды, как качество воздуха или время года, растение будет воспринимать другое соотношение цветов.

Это различие в основном измеряется пигментами, которые в сочетании с другими триггерами и процессами контролируют то, что растение «делает», и чтобы все процессы продолжали работать в гармонии.

Криптохромы определяют направление света и его количество. Действия, определяемые криптохромами, включают:

• Устьичная функция,
• Транскрипция и активация гена,
• Ингибирование удлинения ствола,
• Синтез пигмента,
• И отслеживание солнца листьями.

Фитотропины и фитохром

Фототропины, другие рецепторы синего света, ответственны за фототропизм или движение растений и движение хлоропластов внутри клетки в ответ на количество света в качестве системы предотвращения повреждений. Есть также некоторые свидетельства того, что они активируют защитные клетки при открытии устьиц.

Фитохром представляет собой комплекс пигментов, который встречается в двух основных типах:

• который реагирует на красный свет (Pr)
• и который реагирует на инфракрасный свет (Pfr)

На закате Солнца количество дальнего красного света превышает количество красного, что приводит к чуть более высокой концентрации Pfr и более низкой концентрации Pr.

Количество фитохрома зависит от световых частот, которые они поглощают больше всего даже при том, что другая частота также активирует его, включая даже синий свет. Два пигмента обычно преобразуются друг в друга, причём Pr преобразуется в Pfr с красным светом и наоборот. Хотя некоторые формы Pr / Pfr теряют способность перестраиваться в зависимости от количества света, интенсивности или качества полученного света.

Активная форма, которая запускает процессы, такие как цветение, представляет собой Pfr. Красный свет оказывает наибольшее влияние на фотоморфогенез (влияние света на развитие растений), а дальний красный свет иногда может отменить влияние Pfr.

Фитохром контролирует многие функции, такие как:

• Экспрессии генов и репрессии,
• Транскрипция гена,
• Удлинение саженцев и стеблей,
• Прорастание,
• Фотопериодизм (реакция цветения),
• Избегание тени и регулировка уровня света,
• Синтез хлорофилла.

На следующее утро, когда снова появляется яркий свет, отношение pr к pfr возвращается к равновесию.

Одним из примеров реакции на красный свет является изменение светового интервала от длинных дней к коротким. Это вызывает цветение у растений короткого дня.

Это связано с тем, что растение ощущает изменение через разницу отношения между красным светом и инфракрасным (или без света) и начинает изменять свою физиологию от состояния вегетативного роста до цветения.

Пока растение получает свет, отношение Pr к Pfr (Pr: Pfr) приблизительно находится в равновесии (на самом деле Pfr немного выше). Pr преобразуется в Pfr красным светом, а Pfr преобразуется обратно в Pr инфракрасным светом.

По мере того, как солнце садится, количество дальнего красного света превышает количество красного света, что приводит к чуть более высокой концентрации Pfr и более низкой концентрации Pr.

Pr производится естественным путем растением во время темноты и накапливается. Pfr также медленно разрушается до Pr (его период полураспада составляет около 2,5 часов). В этом случае можно сказать, что Pfr подобен песчинкам в песочных часах.

В настоящее время считается, что когда концентрации Pfr низки, а Pr высока, растения короткого дня начинают цветение. Когда концентрации Pfr выше, растения длинного дня зацветают.

Продолжительность времени, в течение которого Pfr является преобладающим фитохромом, является причиной того, что растение начинает цветение. В основном, уровни Pfr говорят растению, как долго длится ночь.

Важно понимать, что существует много других процессов, которые играют роль наряду с описанными здесь, включая взаимодействие других генов и гормонов.

Свет является критическим для всей жизни, особенно для растительной жизни, где он не только создаёт основу для роста и обмена веществ, но также устанавливает ритмы и циклы повседневной жизни.

Свет контролирует критические аспекты выживания и распространения. Он устанавливает темп жизни во всех организмах.

Правильное соотношение света имеет важную роль для гармоничного развития растений. Хотя свет абсолютно важен для растений. Он является лишь частью общего уравнения жизни.

Практические выводы

Красный свет является самым важным типом света для растений. Когда дело доходит до фотосинтеза, растения лучше всего способны получать энергию из красного света.

Фактически, многие растения могут расти, даже если они получают только чистый красный свет, хотя они не будут расти столь же большими или здоровыми, как при полноценном солнечном свете.

Красный 660 нм и инфракрасный 730 нм — в физиологическом аспекте для растений это не «сумма», а «отношение» количества энергий, исходя из которого растение «вычисляет» длительность дня и ночи, но не только это.

После того, как открываются семенные трещины, прежде чем попасть на поверхность, семя растёт в направлении большего уровня красного света по сравнению с инфракрасным. Голубой свет обычно не попадает под землю, но семя может ощущать красный цвет с поверхности и растёт в этом направлении.

Как только семя достигает поверхности и подвергается воздействию синего света, оно перестаёт действовать как корень и начинает действовать скорее как рассада, открывая листья в направлении к ближайшему источнику синего света.

Если на поверхности росток не получает хорошего голубого света, он продолжает расти своим основным стержнем дольше и дольше, не раскрывая никаких листьев, действуя скорее как корень, чем растение, потому что он всё ещё «думает», что находится под землей, или скрытый от солнца. 

Семена движутся к свету, а листья внутри не открываются. Как только растение попадает на поверхность, оно ищет правильное количество правильного света.

В ярком солнечном свете растения имеют тенденцию вырастать коротким и приземистым. Это связано с тем, что прямой солнечный свет обычно имеет больше красного, чем инфракрасного, и растение реагирует на это соотношение. Поэтому, если растение получает больше 660 нм, чем 730 нм света, стебли, как правило, остаются короткими, а растение дает множество узлов с более короткими стеблями.

С другой стороны, если растение получает больше 730-нм света, чем 660 нм, оно имеет тенденцию к росту и растягиванию. Это связано с тем, что в дикой природе, когда растение окружено множеством растительности, окружающие листья поглощают много красного света.

Таким образом, любой свет, отфильтрованный до скрытого растения или стебля, имеет гораздо более высокое соотношение дальнего красного света.

В ответ на более высокие уровни инфракрасного света, стебли начнут удлиняться и расти выше, так как растение «тянется» к свету, пока оно не достигнет соотношения с более красным и «ощущениями», что оно находится под прямым солнечным светом. 

Если растение окружено зеленью, оно начинает ощущать более высокие отношения инфракрасного света и начинает «растягиваться» вверх, чтобы вырасти выше другой растительности и получить доступ к свету лучшего качества.

Поэтому с использованием инфракрасного света нужно быть осторожным, чтобы не получить растянутые растения. С другой стороны, при помощи инфракрасного света можно «имитировать» наступление ночи, при этом продолжив на несколько часов световой день для растения. Это может быть полезно для растений короткого дня в период цветения.

Источник: krasnyj-cvet.ru