Фотопериодизм у растений. Фитохром, физиологическое значение.

Если обратить внимание на все разнробазие растений, можно заметить, что различные виды зацветают в разное время вегета­ционного периода — от ранней весны (так называемые подснеж­ники) до осени. Наблюдая это явление, американские ученые Гарнер и Аллард еще в 1920 г. установили, что главно^ значение для' него имеет длина дня предшествующего периода, и назвали его фотопериодизмом. Таким образом, фотопериодизм — это влияние соотношения длины светлого и темного периодов суток на развитие растений. В зависимости от характера фртопериодической реакции выделяют несколько групп.

Растения длинного дня, ускоряющие цветение при длинном (14 — 16-часовом) дне или при непрерывном освещении. Сюда относятся в основном растения высоких широт (северные).

Растения короткого дня, ускоряющие цветение на ко­ротком (10 — 12-часовом) дне. Сюда относятся растения низких широт (южные).Фотопериодически нейтральные растения, не реагирующие или слабо реагирующие на длину дня. Сюда отно­сятся главным образом культурные растения южного происхожде­ния, но перенесенные человеком в более северные условия (высокие широгы), например томат, подсолнечник, дыня. Фотопериодическая реакция растений имеет некоторые физио­логические особенности. На ее протекание влияет спектральный состав света. Развитие, т. е. переход к цветению длиннодневных видов, быстрее происходит 6 случае преобладания длинноволновых (красных) лучей и медленнее — при большем содержании в ра­диации коротковолновых —„ синих. Развитие короткодневных рас­тений, наоборот, ускоряется при обилии сине-фиолетовых коротковолновых лучей и замедляется при преобладании длинно­волновых красных. Оказывается, что красные лучи влияют на развитие растений как свет вообще, а синие лучи действуют как темнота. Возникает предположение, что в растениях есть какое-то вещество, воспринимающее красный свет. Последующие исследо­вания подтвердили это. Наблюдения показали, что для зацветания длиннодневных рас­тений необходимо не просто определенное число светлых часов (более 12 ч), но длинный день, который должен быть непрерывным. Точно так же для короткодневных растений при коротком дне должна быть непрерывная ночь. Это позволяет предполагать, что процессы развития у первых растений происходят днем на свету, а у вторых — в темноте. Оказалось, что для зацветания совсем не обязательно выращи­вать растения на длинном или коротком дне в течение всей их жизни. Для перехода растений к цветению достаточно выдержать их определенное число дней при благоприятной для этого длине дня, далее длина дня уже не будет иметь значения, и, растения все равно зацветут. Это явление носит название фотоперио­дической индукции.

Механизм фотоперйодической реакции у растений объясняют нефотосинтетическим действием света, что связано с деятельно­стью фитохромной системы. Фитохром был открыт в 1960 г. американскими физиологами Бортвиком и Хендриксом, а к 1963 г. его присутствие было установлено уже у многих растений. Он представляет собой пигмент сине-зеленого цвета. По химической природе это хромопротеид, т. е. белок, связанный с пигментом. Пигментом служит тетрапиррол в открытой цепи, по строению сходный с пигментом водорослей фикоцианином. Известны две взаимопревращающиеся формы фитохрома: Фббо — неактивный пигмент, который, поглощая красные лучи, переходит в активную форму Ф730, который, в свою очередь, поглощая дальний красный свет, превращается в неактивную форму

Фитохром находится в различных органах растения. В клетке он не имеет постоянной локализации и может присутствовать как в цитоплазме, так и в органеллах. Механизм действия фитохрома сложен и до конца не выяснен.

Считают, что его влияние проявляется на различных уровнях. На молекулярном уровне он. влияет на гистоны ядра и непосред­ственно на гены, на мембранном его действие заключается в об­разовании АТФ и биопотенциалов, на трофическом (обмен веществ) он активизирует многие ферменты и таким образом ре­гулирует синтез жизненно необходимых веществ. Кроме того, он стимулирует все стороны роста клетки при вегетативном и половом размножении, регулирует двигательные реакции растений. Следо­вательно, фитохром оказывает на растение множественное воздей­ствие, что в конце концов выражается в фотопериодической реакции.