根据植物学理论,只有一定强度的光照刺激,才能产生引起植物有效的光合作用。适宜的光照强度可以促进光合作用顺利进行,未知物生长提供足够的物质和能量。
依照不同植物生长特点,适合植物光合作用的光照强度在勒克司。在黑暗条件下,植物表现为茎细、节长、脆弱(机械组织不发达)、叶片小而卷曲、根系发育不良,全株发黄,这种现象称为黄化现象。
植物光合作用的强弱与光照强弱密切相关,但不同植物对光照强度要求不同。光照强度的单位是勒克司,可用光补偿点、光饱和点和光和强度(即同化率)表示、光补偿点是植物在一定光照条件下,其光合作用制造的养分与呼吸作用小号的养分相等。
不同波长的光照对植物生长有不同影响,短波的蓝紫光有抑制植物生长作用,其中紫外光的抑制作用更显著,它可以使植物矮化。
在育苗时常采用浅蓝色塑料薄膜覆盖,它能透过紫外光,抑制植物徒长,与无色薄膜相比,幼苗生长得更健壮。在自然光照基础上,添加蓝色波段和红色波段的补充照明,对整条街植物生长有显著效果。
光照时间的长短与植物的光周期现象密切相关。植物通过感受昼夜长短变化控制开花现象称为光照周期现象,即植物通过感受昼夜长短控制生理反应的现象。
光对植物生长发育具有调节的作用,尤其是对植物幼苗分化起到作用。通常在种子成熟的过程当中,植物经过光的作用以后,它结的种子数量也就越多。而在种子萌发的过程当中,光对种子的萌芽作用不是很大。另外,光还能促进植株的根、茎和叶片的生长,能够有效的防止植株进行徒长。
光对植物的生长发育影响是巨大的,种子的萌发,植物的开花结果都离不开光照。光能促进植物中叶绿素的合成,植物的光合作用更是离不开光照,光能促进细胞分裂,促使植物积聚能量,让植物健康、快速成长。
缺光时,植物叶片不能正常发育,亮光下植物叶片的生长速度比低强度光下明显要快许多。光照还可以杀死植物上的一些病菌,使植株健康生长。
光会促进植物开花,日照越长开花越早。光会促进植物花青素的生成,使得植物的花朵色彩艳丽。在高山上生长的植物,花朵开放的时间均较早且颜色艳丽。
光促进植物中叶绿素的合成,叶绿素是植物在光合作用中十分重要的参与组织。光合作用是决定作物产量的关键因素之一。植物生长过程中所需的所有有机物均来自光合作用。
光照促进植物光合作用,植物中的叶绿素可以将太阳光里的能量转化成植物生长所必需的能量,促进细胞分化,并释放出氧气,这也是为什么白天植物生长发育迅速的原因。
阳光对植物的生长的影响,植物需要光来进行光合作用和蒸腾作用,嗯,这有利于它合成营养物质和植物本身的生长
间接影响主要通过光合作用,是一个高能反应。
直接影响主要通过光形态建成,是一个低能反应。光在此主要起信号作用。
1)光形态建成的概念光控制植物生长、发育和分化的过程。为光的低能反应。光在此起信号作用。信号的性质与光的波长有关。植物体通过不同的光受体感受不同性质的光信号。
2)光形态建成的主要方面(1)蓝紫光对植物的生长特别是对茎的伸长生长有强烈的抑制作用。因此生长在黑暗中的幼苗为黄化苗。光对植物生长的抑制与其对生长素的破坏有关。(2)蓝紫光在植物的向光性中起作用。(3)光(实质是红光)通过光敏色素影响植物生长发育的诸多过程。如需光种子的萌发;叶的分化和扩大;小叶运动;光周期与花诱导;花色素形成;质体(包括叶绿体)的形成;叶绿素的合成;休眠芽的萌发;叶脱落等。
3)光信号受体光敏色素、隐花色素、UVB受体。
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光敏色素
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光敏色素的概念和分子结构光敏色素是上世纪50年代发现的一种光受体。该受体为具有两个光转换形式的单一色素。其交替接受红光和远红光照射时可发生存在形式的可逆转换,并通过这种转换来控制光形态建成。
光敏色素的分子结构光敏色素的单体由一个生色团(发色团,)及一个脱辅基蛋白()组成,其中前者分子量约为612
KD,后者约为120
KD。光敏色素生色团由排列成直链的四个吡咯环组成,因此具共轭电子系统,可受光激发。其稳定型结构为红光吸收型(Pr),Pr吸收红光后则转变为远红光吸收型(Pfr),而Pfr吸收远红光后又可变为Pr。其中,Pfr为生理活化型,Pr为生理钝化型。
光敏色素的脱辅基蛋白现已知燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白的分子量为124
KD,其一级结构含个氨基酸,其中含酸性和碱性氨基酸较多,因此带较多负电荷。燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白1级结构N端321位处的半胱氨酸以硫醚键与生色团相连。生色团与脱辅基蛋白紧密相连,当生色团形式改变时也引起脱辅基蛋白结构的改变。燕麦胚芽鞘脱辅基蛋白的2级结构有α螺旋、β折叠、β转角、无轨线团等。在2级结构基础上,再形成3级结构。4级结构则为两个脱辅基蛋白单体聚合成二聚体。
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光敏色素的生物合成与理化性质
光敏色素的Pr型是在黑暗条件下进行生物合成的,其合成过程可能类似于脱植基叶绿素的合成过程,因为二者都具有四个吡咯环。
光敏色素理化性质中最重要的是其光化学特性。光敏色素的Pr和Pfr对小于800
nm的各种光波都有不同程度的吸收且有许多重叠,但Pr的吸收峰为660
nm,Pfr的吸收峰为730
nm。在活体中,Pr和Pfr是“平衡”的。这种平衡取决于光源的光波成分。此即光稳定平衡(Φ)在一定波长下,具生理活性的Pfr浓度与光敏色素的总浓度的比值。即Φ=[Pfr]
/([Pr] [Pfr])。不同波长的红光和远红光可组合成不同混合光,可得到各种Φ值。在自然条件下,Φ为0.01~0.05即可引起生理反应。
Pr与Pfr除吸收红光与远红光而发生可逆转换外,Pfr在暗中也可自发地逆转为Pr(此为热反应),或被蛋白酶水解。Pr与Pfr之间的光化学转换包含光化反应和暗反应,其中暗反应需要水。故干种子不具光敏色素反应。
光敏色素的其他理化性质光敏色素可溶于水。光敏色素的Pr为蓝绿色,Pfr为黄绿色。
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光敏色素的分布(1)除真菌外,各种植物中都有光敏色素的分布。其中尤以黄花苗中含量为多(可高出绿色苗含量的20~100倍)。光敏色素在植物体内各器官的分布不均匀,禾本科植物胚芽鞘尖端、黄化豌豆苗的弯钩、含蛋白质丰富的各种分生组织等部位含有较多的光敏色素;(2)在黑暗中生长的植物组织内光敏色素以Pr形式均匀分布在细胞质中,照射红光后,Pr转化为Pfr并迅速地与内膜系统(质膜、内质网膜、线粒体膜等)结合在一起。
在高等植物中,黄化组织中的光敏色素含量高,光下不稳定,为光不稳定光敏色素(Phy
I);而绿色组织中的光敏色素在光下相对稳定,为光稳定光敏色素(PhyII)。PhyII的红光吸收峰为652nm(蓝移)。
植物的生长依赖光合作用。通过光合作用,绿色植物将水和CO2合成有机物,为植物的生长发育提供食物,并储存有机物在植物生长发育过程中各种代谢过程所需能量。
光照不足时,植物叶绿素的形成受到阻碍,继而影响光合作用,导致植株细弱、黄化、落叶、落花。温室和保护地栽培的植物,更容易因光照不足,发生黄化现象。如在长期弱光下,瓜类和茄果类蔬菜菜株瘦弱,叶片变黄、变薄、变软,茎蔓徒长,常引起大量落花、落果。弱光引起植物营养生长加快,形态上一般表现在植物叶片变大,枝梢变短、变细,茎长增加,节间变短。光照不足时,桃树枝叶加长、加粗,生长明显,但重量并不增加,干物质降低,即表现徒长。弱光抑制或阻止植物的生殖生长。光照不但对植物花芽分化有不良影响,而且对开花、授粉、坐果和果实发育都有影响。桃树因光照不足,不仅开花晚,而且雌花败育率高,坐果率降低,果实发育中途停止,造成落果。玉米苗期遮阳不但影响玉米生长发育,使生育延迟,而且也不利于穗的分化;穗期遮阳影响穗分化和穗粒数,对千粒重的影响也较大。番茄因光照不足生长发育缓慢,落花增多,果实的发育受到抑制,单果重量减轻,空洞果、果腐病果增多。紫外线不足时,花青素不充分显色。蜜蜂没有紫外线时可能由于无法感光而不飞入温室,导致植物不能正常授粉而致畸形果的增加。
光照过强亦对植物造成生理伤害。黄瓜、茄子、番茄等在光照过强时易发生叶烧。叶烧多在晴天中午阳光直射的叶片上发生。轻者只叶片边缘灼伤,变白、卷曲;重者整个叶片灼伤、变白、后枯焦。果实日灼最易发生在辣椒上,番茄果实也常发生日灼时间多在中午或午后迎光面。被灼伤的部位变褐色枯死,成为干而凹陷的坏疽。光照过强即使没有直接造成果实灼伤,也能使果实不能正常膨大,形成畸形果。当光照强时,桃树易形成短枝密集,削弱顶芽枝向上生长,而增强侧生生长点生长,树表现开张。光照强度对果实品质的影响非常明显。各种果树,在通风透光的条件下,一般果实着色佳,含糖量和维生素C含量高,酸度低,耐储藏。另外,紫外线强时,抑制植物的生长发育,节间缩短,株高降低。
在自然界,单独因光照过强而对植物造成伤害很少发生,一般都是与高温相结合而引的。如植物的日灼病和叶烧病。生长在高海拔地区菜豆豆荚的日灼病,造成菜豆豆荚较小,其上形成水渍状斑点,并迅速扩展为褐色皱缩病斑。另外,弱光一般与低温相结合对植物造成伤害。低温、弱光胁迫导致植株分生组织细胞膨压降低,细胞分裂减慢或停止,细胞伸长受到抑制。同时,不同器官或组织的“源—库”关系发生变化,往往是处于胚胎状态的细胞或组织(生长点、小穗、小花幼果、幼叶等)向老细胞或组织(老叶等)夺取水分和营养,造成生长停止、落花、落果或枯萎现象。
光照骤然变化也会引起病害。将植物有光照不足处移至强光条件下,导致叶片表面出现黄褐色或银色斑点。植物突然移至与先前有明显不同光照强度的地区后,通常的症状表现为叶片脱落。
光对植物生长发育具有调节的作用,尤其是对植物幼苗分化起到作用。通常在种子成熟的过程当中,植物经过光的作用以后,它结的种子数量也就越多。而在种子萌发的过程当中,光对种子的萌芽作用不是很大。另外,光还能促进植株的根、茎和叶片的生长,能够有效的防止植株进行徒长。光对植物生长的影响,除通过代谢作用影响其生长外,还可通过抑制细胞生长、促进细胞分化对植物器官分化和形态产生直接影响。光对植物形态建成产生的直接影响称光范型作用。光是绿色植物正常生长所必须的条件,其影响植物生长的光照因素主要有光照强度、光照波长和光照时间。光照强度根据植物学理论,只有一定强度的光照刺激,才能产生引起植物有效的光合作用。适宜的光照强度可以促进光合作用顺利进行,未知物生长提供足够的物质和能量。依照不同植物生长特点,适合植物光合作用的光照强度一般在勒克司。在黑暗条件下,植物表现为茎细、节长、脆弱(机械组织不发达)、叶片小而卷曲、根系发育不良,全株发黄,这种现象称为黄化现象。植物光合作用的强弱与光照强弱密切相关,但不同植物对光照强度要求不同。光照强度的单位是勒克司,可用光补偿点、光饱和点和光和强度(即同化率)三个数值表示、光补偿点是植物在一定光照条件下,其光合作用制造的养分与呼吸作用小号的养分相等。光饱和点是植物在一定光照强度条件下,其光合作用达到最高点,光和强度是单位叶面积在每小时内同化的二氧化碳的重量。果蔬类蔬菜除营养器官需要正常生长外,在果实成长过程中也需储存大量的复杂物质,如蛋白质、脂肪等,所以对光照强度要求较高。比如原产于晴天多、光照强的中部非洲和中、南美洲的番茄、辣(甜)椒、菜豆等,根菜类和叶菜类是以营养体为成品的,其所需物质多为简单的糖和淀粉,故对光照强度要求也较低。如大白菜光补偿点是750Lux,光饱和点是0Lux。一般在露地栽培条件下,各种蔬菜植物对光照要求均可满足,但其强弱也受种植密度、行向、间套作方式等影响。蔬菜植物在光照强度不足时,除光合作用强度降低外,还能影响叶子大小、薄厚,叶肉结构,节间长短,茎的粗细等植物形态上和解剖学上的变化。这些又都会影响植株生长发育状况,影响产量和品质。在生长势强、密度较大的群体中,上下部叶片受光照强度有时差异很大,在生产上为改善通风透光条件,有时可适当打掉下部部分叶片,以提高产量和品质。光照波长根据植物学理论,不同波长的光照对植物生长有不同影响。短波的蓝紫光有抑制植物生长作用,其中紫外光的抑制作用更显著,它可以使植物矮化。在育苗时常采用浅蓝色塑料薄膜覆盖,它能透过紫外光,抑制植物徒长,与无色薄膜相比,幼苗生长得更健壮。在自然光照基础上,添加蓝色波段和红色波段的补充照明,对整条街植物生长有显著效果。