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植物如何选择开花时间?

植物如何选择开花时间?
2024年04月09日 18:30 新浪网 作者 Newton-科学世界

  “人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开”,这句诗不仅勾勒出踏青美景,也揭示了植物的“智慧”——能感知和适应周围环境的变化。

  对植物而言,要想在大自然中占得一席之地,挑选好开花的时机至关重要,而温度是植物选择开花时间的关键因素之一。

  不同种类的植物都有适宜生长的温度范围,高于或低于这个范围会对植物生长发育产生负面影响。此外,不同种类的植物对开花温度的需求也不同。寒意未褪尽时,水仙和梅花等喜爱低温的植物率先开花;气温升高,玉兰花开始在枝头展示它的美丽。随后,桃花、杏花、梨花和海棠会热热闹闹地扎堆开花,迎接温暖的春天。

  植物熬过冬天的严寒,准备在来年的春天苏醒的过程属于春化(vernalization)作用,促使植物从营养生长转向生殖生长时期。这一过程中,植物通过感知温度和光照等因素变化来自我调节。先冷后热就像是开花的信号,触发许多植物的开花机制。

  然而,气候异常时,一些植物可能会误以为春季已经到来,提前醒来。如暖冬时,气温急剧升高,有些植物会提前开花。这可能导致植物在后续的严寒中冻伤,造成存活率和果实产量低等问题。因此,了解植物春化作用机制,是确保植物健康生长和繁殖的重要一环。

  春化是复杂的植物生理过程,虽然表面上看都是经历温度变化才能孕育花芽,实际上,不同种类的植物有着不同的调节机制。一般认为植物能通过茎尖的生长点来感知温度变化。拟南芥受到低温处理时,负责抑制开花的FLC基因的表达会下调,为后续升温时开花做准备;开花后,FLC基因会重新激活,防止植株在错误的时机开花消耗养分。谷物中也有参与应对温度变化的基因,如小麦的春化基因(Vrn1、Vrn2和Vrn3)。MADS-box家族基因广泛参与植物的生长发育,近年我国研究团队发现该家族的基因TaSEP3-D1也能调控小麦的抽穗期,而抽穗期直接影响小麦的开花情况和产量。

  春化过程中,植物会通过一系列信号传递、基因表达调控等方法确保自己能顺利迎来春天。运用现代科学技术,如基因工程、遗传学和表观遗传学等,能加深我们对植物春化机理的了解。

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