Der Frühling ist endlich da, und überall, wo man hinschaut, beginnen Blumen zu blühen. Aber wie um alles in der Welt wissen Pflanzen, dass es Frühling ist und dass es Zeit ist, mit der Blüte zu beginnen?
Die Kontrolle über die Blütezeit der Pflanze ist äußerst wichtig. Zum Beispiel gibt es Insektenbestäuber nur zu bestimmten Zeiten des Jahres. Wenn eine Pflanze zu früh oder zu spät mit der Blüte beginnen würde, würde die Bestäubung und die Produktion der nächsten Pflanzengeneration nicht stattfinden.
Um die Blüte zum richtigen Zeitpunkt sicherzustellen, sind Pflanzen auf eine Reihe von Umweltfaktoren angewiesen, die ihnen sagen, wann sie mit der Blüte beginnen sollen, einschließlich: Nahrungsverfügbarkeit, Licht und Temperatur. All diese Faktoren sind in einem komplexen Netzwerk miteinander verknüpft. Dieses komplexe Netzwerk hilft Pflanzen auch dabei, nicht falsch auf einen einzigen blühenden Umwelthinweis zu reagieren. Wenn sich eine Pflanze beispielsweise nur auf die Temperatur als Signal verlässt, könnte sie zu früh blühen – denken Sie an diese seltsamen ‚heißen‘ Tage im frühen Winter, gefolgt von starkem Frost oder Schnee …
Die Frage, wie Pflanzen ihre Blütezeit wahrnehmen, ist sehr komplex und wird immer noch enträtselt. In diesem Beitrag werde ich sehr kurz darüber sprechen, wie Tageslicht und Temperatur die Blütezeit der Pflanze beeinflussen können, ich werde am Ende eine Reihe von viel ausführlicheren Artikeln verlinken, wenn Sie mehr darüber lesen möchten!
Tageslicht:
Einer der wichtigsten Faktoren für die Blütezeit ist die Photoperiode – oder die Anzahl der Stunden Licht und Dunkelheit, denen eine Pflanze ausgesetzt ist. Oft wird angenommen, dass es die Anzahl der Stunden Tageslicht ist, die für die Blüte von Pflanzen wichtig ist, aber es ist tatsächlich die Länge der Dunkelheit, die am wichtigsten ist!
Eine Pflanze, die eine lange Zeit der Dunkelheit braucht, nennt man ’short day‘ Pflanzen. Viele Frühlingspflanzen sind Kurztagspflanzen, diese benötigen weniger als 12 Stunden Tageslicht pro Tag, mehr als dies wird die Blütenbildung stoppen.
Langtagspflanzen hingegen beginnen erst zu blühen, wenn sie mehr als 12 Stunden Tageslicht pro Tag bekommen. Die meisten Sommerpflanzen und Gemüse sind Langtagspflanzen.
Es gibt auch so genannte ‚Tag neutral‘ Pflanzen, die außerhalb jeder Kategorie fallen, dh sie blühen unabhängig von der Tageslänge wahrscheinlich auf andere Umwelt-Cues verlassen statt.
Also, wie spüren Pflanzen diese Veränderung der Nachtlänge? Viele Blütenpflanzen verwenden ein Photorezeptormolekül, um die Veränderung der Nachtlänge zu erfassen.
Es gibt zwei Arten von Photorezeptormolekülen: Phytochrome, die rotes / fernrotes Licht wahrnehmen, und Kryptochrome, die blaues / UVA-Licht wahrnehmen.
Die Phytochrome ermöglichen es Pflanzen, Tag und Nacht zu spüren – durch die Einwirkung von rotem Licht, das bei Tageslicht vorhanden ist. Phytochrome haben zwei Formen – die aktive rotlichtabsorbierende Form und die inaktive fernrotlichtabsorbierende Form. Wenn das Phytochrom in seiner aktiven Form ist, fördert es das Pflanzenwachstum, während die inaktive Form das Pflanzenwachstum verhindert.
Kryptochrome sind eine andere Art von Photorezeptor, der für den Photoperiodismus wichtig ist und den zirkadianen Rhythmus mit Licht verbindet. Zirkadianer Rhythmus ist, wenn ein biologischer Prozess innerhalb von 24 Stunden auf und ab geht.
Diese beiden Rezeptoren arbeiten in der Pflanze zusammen, um die Reaktion der Pflanze auf Tageslicht zu steuern – dies ist ein ziemlich komplexer Prozess, und in diesem Bereich wird noch viel Arbeit geleistet, um zu verstehen, wie diese beiden Photorezeptoren die Blüteninitiierung steuern.
Unser Wissen über diese Photorezeptoren und die Reaktionen der Pflanzen auf rotes und blaues Licht können wir ausnutzen. Wir manipulieren üblicherweise die Belichtung von Pflanzen und die Zusammensetzung von unnatürlichem Licht (i.e rot/blau (in LED beleuchtung) zu stimulieren blüte von pflanzen aus ihrer natürlichen saison dies bedeutet, wir können erhalten obst, gemüse und blumen jahr runde trotz der wechselnden tag-nacht längen.
Temperatur:
Viele Pflanzen haben einen Sweet Spot – eine Temperatur, bei der ihre Samen am besten keimen. Samen, die unter der optimalen Temperatur (z. B. zu kalt) liegen, keimen oft nicht. Dies bedeutet, dass Pflanzen vorsichtig sein müssen, wenn sie Hinweise auf die Temperatur geben. Der Prozess der Temperaturerfassung ist ein komplexer Mechanismus in Pflanzen – Pflanzen erfassen sowohl die Luft- als auch die Bodentemperatur. Der Zellsignalweg, der zur Blütenentwicklung führt, ist oft auf die Aktivierung und Deaktivierung mehrerer Moleküle gleichzeitig angewiesen, um den Blütenweg einzuschalten. Dies verhindert, dass Blumen vorzeitig blühen, beispielsweise als Reaktion auf einen heißen Tag im frühen Winter.
Viele Pflanzen verwenden auch einen Prozess, der als Vernalisation für die Blüte bekannt ist. In diesem Fall benötigt eine Pflanze eine längere Kälteperiode, bevor sie Samen setzen und mit der Blüte beginnen kann.
Diese Eigenschaft kann Pflanzen angesichts des Klimawandels Schwierigkeiten bereiten. In Zukunft könnten wir mildere Winter haben, mit einem Mangel an langen Kälteperioden. Da viele Pflanzen diese kalten Perioden für die Blüte im Frühjahr und Sommer benötigen, kann das Fehlen kalter Tage die Keimung der Pflanzen beeinträchtigen. Dies ist ein besonders wichtiger Aspekt bei Kulturpflanzen.
Vernalisation und der Einfluss des Klimas auf das Pflanzenwachstum und die Blüte ist ein Gebiet der Pflanzenwissenschaften, das derzeit sehr detailliert untersucht wird. Obwohl wir ziemlich viel darüber wissen, wie Pflanzen auf Temperatur reagieren, gibt es immer noch viele Unbekannte. Wenn wir in der Lage sind, diese Prozesse vollständig zu verstehen, können wir möglicherweise Wege finden, um unsere Pflanzen vollständig zukunftssicher zu machen, unabhängig davon, was die Jahreszeiten bringen.
Dies ist nur eine sehr kurze Einführung in die Pflanzenblüte – schauen Sie sich unbedingt einige der folgenden Links an, wenn Sie noch mehr über die Komplexität der Blüte erfahren möchten!
http://extension.oregonstate.edu/gardening/what-are-short-day-and-long-day-plants
http://flor.hrt.msu.edu/assets/Uploads/Red-light3.pdf – kurzer Artikel über den Einfluss von rotem Licht auf das Pflanzenwachstum.
http://www.plantphysiol.org/content/123/1/39 – ausführliche Forschungsarbeit über Photorezeptoren und Regulation der Blütezeit
http://plantcellbiology.masters.grkraj.org/html/Plant_Growth_And_Development11-Physiology_Of_Vernalization.htm – Ausführlicher Artikel über Vernalisation und Blüte