不开花的郁金香球茎与植物春化作用

寒假那段时间,实验室的一位师姐不知道从哪里弄来了一颗郁金香的球茎,种在了实验室的阳台上。按照郁金香的花期,这段时间它应该已经开出了花——可是并没有,那颗可怜的球茎只是一味的长叶子,长得长长的就跟蒜苗一样高,甚至连个花苞都没打,一点开花的迹象都没有。

在排除了光照(实验室光线很充足)、营养(应该不缺吧?)、水分(可充足了)等影响因素之后,这颗球茎不开花的最大可能原因就是温度了。查询了一些种植经验帖,发现很多人提到郁金香需要冷藏一个星期左右的时间再来种植,因为郁金香等植物确实需要春化作用才能开花。师姐承认她没有做这一步处理,也许正是这个原因导致郁金香没有开花。

于是利用空闲时间,查了一下植物的春化作用的相关知识点。

春化作用是植物成花诱导的关键作用之一,主要发生在某些植物中,特别是那些在寒冷气候下生长的植物。 这种机制涉及到植物对低温环境的响应,以促进其生长和开花。

春化作用的机制主要涉及两个关键因素:低温和光照。当植物暴露在低于某个特定温度(通常在0-4℃之间)的环境中时,低温会激活一种名为“花分化激素”的信号转导途径,如赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)。这些激素会改变植物的基因表达,促使花芽的形成和生长。同时,光照条件也会影响春化过程,通常黑暗条件下春化效果更好。

接受低温影响的部位是茎尖端的生长点和嫩叶,凡是具有分裂能力的细胞都可以接受春化刺激。例如,将芹菜种植在高温的温室中,由于得不到花分化所需要的低温,不能开花结实。但是,如果能够在高温温室中控制茎尖生长点的低温,就能通过春化,可开花结实。

并非所有植物都需要春化,这取决于物种的遗传特性。以下是一些常见的需要春化处理的植物:

  1. 冬小麦、大麦、燕麦等禾本科植物:它们通常需要在冬季或早春经历一段时间的低温处理,时间从几周到几个月不等,具体取决于品种和地理位置。
  2. 花生、豌豆、菜豆等豆科植物:它们也需要春化,但所需的时间通常较短,大约为1-3周。
  3. 一些观赏植物,如菊花、石竹、薰衣草等,可能也需要春化。

春化作用涉及一些表观遗传修饰的改变,这些改变导致了基因表达量的改变。一些研究发现,开花阻抑物基因FLOWERINGLOCUSC(FLC)可能是春化反应的关键基因。在非春化植株的顶端分生组织中,FLC强烈表达,但低温处理后FLC表达水平就减弱,低温处理时间越长,FLC表达越弱。低温抑制FLC表达,最终使植物转向生殖生长。

下面几张图来自植物生理学的教科书,其中比较系统的介绍了春化作用的范围、原理和机制,此处不再赘述。

因此,回答最开始的问题,如果想要郁金香球茎开花,最好的方法就是在播种之前就放冰箱里冷藏俩礼拜,让它好好经历一下春化作用——毕竟在上海这鬼地方,冬天的温度显然是达不到春化作用需要的温度的。

以上。

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