Регуляция роста светом. Фотопериодизм. Роль фитохрома в фотоморфогенезе

На проросток, выращенный в темноте, глубокое влияние оказывают поглощение даже немногих квантов света: изменяются скорость и направление роста, листьев и стебля, развиваются эпидермальные волоски, происходят изменения в пигментации листьев и стебля и во многих деталях внутренней анатомии проростка. В более поздний период жизни от света зависят цветение и плодообразование. Наконец, опадение листьев, переход почек и семян в состояние покоя и феномен старения — это тоже следствие полученных ранее световых и иных сигналов.

Разнообразные процессы, опосредующие влияние света на форму растений, обобщенно были названы фотоморфогенезом.

Зависисмость развития растения от соотношения длины дня и ночи в течение суток называется фотопериодизм. Он представляет собой приспособленную реакцию, позволяющую растениям зацветать в определенное, наиболее благоприятное время года.

Фотопериодическая реакция застрагивает процесс развития, вызывает некоторые изменения ростовых процессов.

По отношению к фотопериодической реакции зацветения все растения делятся на: короткодневные, длиннодневные, нейтральные.

Фитохром содержится во всех клетках растения.Но больше всего его в меристемах. Он участвует в регуляции многих видов жизнедеятельности растений: прорастании светочувствительных семян, развитии гипокотиля проростков, развертывании семядолей, дифференциации эпидермиса и устьиц, формообразовании тканей и органов, ориентации хлоропластов, синтезе антоциана и хлорофилла, контроле метаболизма фитогормонов. Фитохром определяет фотопериодическую реакцию растений, регулирует начало цветения, опадение листьев, клубнеобразование, старение и переход в состояние покоя. Красный свет при этом тормозит деление и способствует удлинению клеток: растения вытягиваются, становятся тонкостебельными.

Синий свет также регулирует многие фотоморфогенетические и метаболические реакции растений. Фоторецепторы синего света — флавины и каротиноиды — имеются в клетках всех тканей. Желтый пигмент, рецептирующий синий (ближний ультрафиолетовый свет, называемый криптохромом), присутствует у всех растений. В ультрафиолетовой части спектра, вероятно, работает еще одна воспринимающая система.

Рецепторы претерпевают превращения, быстро передавая электроны другим акцепторам. Фототропизм растений определяется рецепторным комплексом стеблевого апекса, включающего криптохром и каротиноиды.

Синий свет влияет на многие процессы: открывание устьиц, движение цитоплазмы и хлоропластов, развитие листьев, угнетает прорастание семян и др. Он вызывает фототропический изгиб проростка и других осевых органов. Синие и фиолетовые лучи стимулируют деление, но задерживают растяжение клеток, способствуя формированию мелкоклеточности и карликовости растений. При недостатке синего света в загущенных посевах и посадках растения вытягиваются и полегают. Это случается и в теплицах, стекла которых задерживают синие и сине-фиолетовые лучи.