Čo sú požiadavky na vernalizáciu a prečo rastliny potrebujú vernalizáciu?

Čo sú požiadavky na vernalizáciu a prečo rastliny potrebujú vernalizáciu?

Autor: Ilana Goldowitz Jimenez, vedkyňa a spisovateľka v odbore rastlín

Mnoho druhov rastlín vyprodukuje kvety a ovocie iba v regiónoch so studenou zimou. Je to tak kvôli procesu známemu ako vernalizácia. Jablkové a broskyňové stromy, tulipány a narcisy, topolovky a náprstníky a mnoho ďalších rastlín by bez vernalizácie neprodukovalo svoje kvety alebo ovocie. Pokračujte v čítaní a dozviete sa, prečo rastliny potrebujú vernalizáciu.

Čo je vernalizácia v rastlinách?

Vernalizácia je proces pozastavenia pri nízkych teplotách, ktorý pomáha niektorým rastlinám pripraviť sa na nasledujúci rok. Rastliny, ktoré majú požiadavky na vernalizáciu, musia byť vystavené určitému počtu dní nízkych teplôt pod určitou hranicou. Požadované teploty a dĺžka chladenia závisia od druhu a odrody rastlín. To je jeden z dôvodov, prečo si záhradníci musia zvoliť odrody rastlín, ktoré sú vhodné pre ich podnebie, aby dosiahli čo najlepšie výsledky a dosiahli najzdravšie rastliny.

Po vernalizácii sú tieto rastliny schopné kvitnúť. V rokoch alebo v regiónoch, v ktorých zima neposkytuje dostatok času na ochladenie, budú tieto rastliny produkovať zlú úrodu alebo v niektorých prípadoch nebudú kvitnúť alebo plodiť vôbec.

Vernalizácia a kvitnutie rastlín

Mnoho druhov rastlín má požiadavky na vernalizáciu. Mnoho ovocných stromov, vrátane jabĺk a broskýň, vyžaduje na zabezpečenie dobrej úrody každú zimu minimálnu dobu chladenia. Príliš teplé zimy môžu poškodiť zdravie stromov alebo ich časom zabiť.

Cibuľoviny ako tulipány, hyacinty, krokusy a narcisy musia byť vystavené chladným zimným teplotám, aby zakvitli. Nemusia kvitnúť, ak sú pestované v teplejších oblastiach alebo ak je zima neobvykle teplá. Je možné vyvolať kvitnutie niektorých cibúľ v iných ročných obdobiach tak, že ich budete niekoľko mesiacov uchovávať v chladničke, aby ste imitovali zimné chladenie. Toto sa nazýva „nútenie“ žiaroviek.

Dvojročné rastliny, ako sú cezmína lekárska, náprstník, mrkva a kel, vyprodukujú počas prvého roka iba vegetatívny rast (stonky, listy a korene). Po vernalizácii cez zimu potom vyprodukujú kvety a semená. Samozrejme, v prípade dvojročnej zeleniny ju zberáme zvyčajne v prvom roku a kvety zriedka vidíme.

Cesnak a ozimná pšenica sa sadia na jeseň pred rastom nasledujúcej sezóny, pretože pri zimných teplotách vyžadujú vernalizáciu. Ak teploty nie sú dostatočne nízke na dostatočnú dobu, cesnak nebude vytvárať cibule a pšenica ozimná nebude v nasledujúcej sezóne kvitnúť a vytvárať zrno.

Teraz, keď pochopíte, prečo rastliny potrebujú vernalizáciu, možno budete vyzerať priaznivejšie pri nízkych zimných teplotách - budete vedieť, že vám čoskoro prinesú lepšie jarné kvetinové displeje a bohatšie ovocné plodiny.

Tento článok bol naposledy aktualizovaný dňa

Prečítajte si viac o záhradníckych tipoch a informáciách


Čo je vernalizácia a ako si rastliny pamätajú zimu?

Keď príde jar, s hrozbou ústupu zimných mrazov, rastliny sa premiešajú a začnú pučať výhonky a kvety.

Na sledovanie sezónneho vývoja a načasovanie jeho reprodukčného vývoja musia byť rastliny schopné vnímať a pamätať na podnety z prostredia, ako je teplota.

Proces, pri ktorom rastliny používajú predĺžené chladné obdobie - zimu - na podporu kvitnutia, sa nazýva vernalizácia.

To, ako rastliny cítia a pamätajú na zimu, je kľúčová otázka, na ktorú tu pracoval tím v Centre Johna Innesa pod vedením profesorky Dame Caroline Deanovej.

„Ako dieťa sme mali v záhrade rad čerešní a fascinovalo ma, že kvitli skoro všetky súčasne,“ vysvetľuje Dean.

"Neskôr som sa presťahoval do Kalifornie a všimol som si, že tamojšie ročné obdobia boli omnoho jemnejšie, ako som bol zvyknutý vo Veľkej Británii." Uvedomenie si naozaj prišlo domov, keď som išiel do škôlky kúpiť nejaké cibuľky tulipánov a predavačka povedala: „Nezabudnite ich dať šesť týždňov do chladničky, kým ich nezasejete“. Pripomenulo mi to čerešne doma, tak som išiel preč a prečítal si, prečo je to potrebné. Keď som potom mal možnosť založiť si vlastné laboratórium, rozhodol som sa prísť na to, ako rastliny cítia a reagujú na rôzne sezónne podnety a ako ich používajú na posúdenie, kedy majú kvitnúť. “

Deanské laboratórium, aby študovalo, ako to rastliny robia, pracuje na modelovom druhu rastlín zvanom Arabidopsis. V celej vede vedci používajú modelové organizmy, ktoré sú podrobne študované, aby porozumeli konkrétnym biologickým procesom, s očakávaním, že tieto objavy môžu objasniť fungovanie iných organizmov. Archetypálnym a všeobecne známym modelovým organizmom je morča, teda hovorová fráza „byť morčaťom“.

Deanské laboratórium preukázalo, že keď rastliny prežívajú dlhotrvajúce zimné zimy, sú schopné vypnúť gén kvetinového represora prostredníctvom procesu „epigenetického stíšenia“. Známy ako KVETINOVÝ LOKUS C (FLC), tento gén pôsobí ako brzda kvitnutia a počas chladu je umlčaný, aby umožnil kvitnutie na jar.

Prostredníctvom spolupráce s kolegami v laboratóriu profesora Martina Howarda (odborníci na výpočtové modelovanie) zistili, že k tomuto umlčaniu dochádza postupne, aby sa postupne zrýchlila doba kvitnutia, ale odráža prechod na úrovni jednotlivých génov so zvyšujúcim sa podielom génov prepínaných do polohy OFF, keď postupuje zima .

V laboratórnych experimentoch k vernalizácii dochádza pri konštantných teplotách v rastových miestnostiach nastavených na 0 až 15 ° C. Skutočné zimné teploty ale nie sú stále a denné výkyvy vonku počas dňa a noci často presahujú rozdiel v sezónnych priemerných teplotách.

Doterajšie experimenty naznačujú, že rastliny sú schopné získať spoľahlivý signál z takýchto „hlučných“ a premenlivých teplotných profilov. Ale to, ako integrujú tieto signály v časových intervaloch mnohých týždňov na posúdenie prechodu zimy, bolo až donedávna jasné, keď skupina uskutočnila štúdiu zahŕňajúcu terénne experimenty vo Veľkej Británii a Švédsku, ktorá odhalila, ako odlišné aspekty teploty ovplyvňujú viaceré faktory, ktoré prispievajú k vernalizácia.

Samostatná štúdia o vernalizácii pšenice, ktorú viedla Dr. Laura Dixon v spolupráci s kolegami z Maďarska a Francúzska, medzitým zistila, že vernalizácia je ovplyvnená teplými i studenými podmienkami a oveľa širším teplotným rozsahom, ako sa doteraz myslelo.

Táto štúdia začala ako prieskum toho, ako môže rozdiel v teplotách okolia ovplyvniť reguláciu kvitnutia pšenice ozimnej. Nečakane však odhalila „extrémnu reakciu vernalizácie“.

Dr Dixon vysvetlil: „Ukázali sme, že vernalizácia reaguje na teplejšie podmienky ako tie, ktoré sú klasicky spojené s vernalizáciou. Pred touto štúdiou sme si mysleli, že k vernalizácii došlo iba do maxima asi 12 ° C, ale skutočná teplota je oveľa vyššia. Tieto informácie sú okamžite užitočné pre chovateľov. “

Očakáva sa, že prebiehajúca zmena podnebia povedie nielen k všeobecnému otepľovaniu, ale aj k zvýšeným teplotným výkyvom, ktoré môžu mať dramatické účinky na účinnosť vernalizácie rastlín. Tieto výzvy, najmä pokiaľ ide o rastlinnú výrobu, zdôrazňujú význam ďalšieho porozumenia regulácie vernalizácie rastlín.


Rozdiel medzi fotoperiodizmom a vernalizáciou

Sl. Č.FotoperiodizmusVernalizácia
1Fotoperiodizmus je indukcia kvitnutia rastlín vystavením ich vhodným fotoperiódam (svetlé a tmavé obdobia).Vernalizácia je proces indukcie kvitnutia rastlín vystavením ich nízkej teplote.
2Fotoperiodizmus poskytuje stimuly aj indukciu kvitnutia.Vernalizácia iba pripravuje rastlinu na vnímanie stimulov kvitnutia. Nevyvoláva kvitnutie.
3Podnety indukované svetlom vo fotoperiodizme sú prijímané iba zelenými listami.Podnety vyvolané pôsobením chladu pri vernalizácii sú prijímané listami, meristémom a embryami.
4Fotoperiodizmus je sprostredkovaný hypotetickým hormónom nazývaným Florigen.Vernalizácia je sprostredkovaná hypotetickým hormónom vernalin, o ktorom je známe, že indukuje syntézu florigénu v rastlinách.
5Na vyvolanie kvitnutia rastlín stačí expozícia 2 až 3 vhodných fotoperiód.Na vyvolanie kvitnutia vernalizáciou je potrebné vystavenie nízkej teplote (pod -2 ° C až 12 ° C) po dobu asi 50 dní.
6Fotoperiodickú indukciu nie je možné zrušiť alebo vrátiť späť vystavením nepriaznivým fotoperiódam.Vernalizované rastliny je možné devernalizovať vystavením vysokej teplote (40 ° C).
7Kyselina giberelínová (GA) môže nahradiť expozíciu dlhým fotoperiódom iba v jednodňových rastlinách.GA môže nahradiť ošetrenie za studena na vyvolanie vernalizácie vo všetkých rastlinách.

Tiež sa vám môže páčiť…


Čo je vernalizácia?

Pripojte sa ku komunite

Vernalizácia je štádiom vývoja mnohých rastlín, najmä žiaroviek, ovocných stromov a orechov. Toto štádium spočíva v vystavení nízkym teplotám po stanovenú dobu, po ktorom nasleduje obdobie zvýšenej fotocitlivosti, ktoré umožňuje rastline začať produkovať kvety. Existuje veľa dôvodov, prečo je vernalizácia pre rastliny dôležitá. Je tiež užitočné uvedomiť si, keď rastliny nútite kvitnúť v interiéroch alebo kvitnúť skôr, ako zvyčajne.

Z hľadiska rastlín je vernalizácia dôležitou vlastnosťou. Upozorňuje rastliny na skutočnosť, že už prešla zima, čo naznačuje, že je bezpečné začať s produkciou pukov a kvetov na jar. Účelom tejto fázy vývoja rastlín, ktoré ako súčasť svojho životného cyklu závisia od vernalizácie, je podporiť kvitnutie v pravý čas a zároveň chrániť rastlinu pred nesprávnym časom.

Niektoré rastliny prežívajú takzvanú povinnú vernalizáciu, čo znamená, že aby rastlina kvitla, musí byť vystavená nízkym teplotám. Iné majú kvantitatívnu vernalizáciu, v ktorej ako vodidlo používajú nízke teploty, ale nespoliehajú sa na ne, že budú časovo rozkvitnuté. Rastliny v miernych pásmach často prežívajú kvantitatívnu formu tohto štádia vývoja, keď okrem zmeny teploty používajú aj iné sezónne podnety, aby zistili, kedy je čas na rozvoj kvetov.

Jedným z problémov s vernalizáciou je, že ak sa počasie na niekoľko dní alebo týždňov oteplí, rastliny môžu začať kvitnúť príliš skoro. Ak sa objaví mráz, poškodia sa mladé kvety a púčiky. Komerční pestovatelia sú niekedy nútení tomu zabrániť použitím dúchadiel a ohrievačov nad svojimi plodinami, ktoré sú navrhnuté tak, aby zabránili pôsobeniu mrazu a poškodzovaniu rastúcich rastlín. Obyvatelia v regiónoch, kde sa pestujú ovocné a orechové plodiny, môžu byť oboznámení so zrakom a zvukom ohrievačov plodín skoro na jar, keď sa predpokladá chladné kúzlo.

Ľudia môžu tiež využiť vernalizáciu vo svoj prospech. Napríklad žiarovky môžu byť podvádzané tak, aby kvitli v interiéroch dlhodobým chladením a následným vystavením vyšším teplotám a jasnému svetlu. Pomocou tejto techniky môžu záhradníci pestovať kvety v polovici decembra. Pri výsadbe cibúľ je tiež potrebné pamätať na vernalizáciu: veľa žiaroviek je potrebné pred zasadením vychladiť v chladničke, aby došlo k vývojovej fáze vývoja.

Rastliny s požiadavkami na chladenie alebo mrazenie sú zvyčajne zreteľne označené informáciami v obchodoch so záhradnými potrebami a rôzne odporúčania pre konkrétne kultivary sú popísané v mnohých záhradníckych knihách. Noví záhradníci, ktorí si nie sú istí, možno budú chcieť zvážiť kurz záhradníctva, kde sa naučia, ako dostať ovocné alebo orechové stromy správnou nohou skôr, ako zasadia, pretože prvých pár rokov kultivácie je rozhodujúcich pre dlhodobý život rastlina.

Odkedy začala pred niekoľkými rokmi prispievať na túto stránku, Mary prijala vzrušujúcu výzvu stať sa múdrou výskumníčkou a spisovateľkouGEEK. Mary má diplom slobodných umení na Goddard College a svoj voľný čas trávi čítaním, varením a spoznávaním prírody.

Mary McMahon

Odkedy začala pred niekoľkými rokmi prispievať na túto stránku, Mary prijala vzrušujúcu výzvu stať sa múdrou výskumníčkou a spisovateľkouGEEK. Mary má diplom slobodných umení na Goddard College a svoj voľný čas trávi čítaním, varením a spoznávaním prírody.


Prehľad vernalizácie rastlín

V časopise Journal of American Society of Plant Biologists, Plant Cell. 2004 16. októbra (10): 2553–2559. Richard Amasino skúma históriu výskumu procesu vernalizácie.

Vernalizácia je proces, ktorým sa pripravujú semená alebo rastliny na jar dlhodobým zimným chladom.

Vernalizácia sa vysvetľuje génom, ktorý reguluje klíčenie a kvitnutie. Aktívny, zabraňuje klíčeniu alebo kvitnutiu, dá sa však vypnúť pri teplotách pod bodom mrazu. Týmto efektívne získa rastlinu „spomienkou“ na zimu, ktorá ju pripraví na jar.

Tento postup teraz používajú záhradníci na podporu kvitnutia v ľubovoľnom požadovanom čase umelým vystavením semena pod bod mrazu. To sa dá urobiť tradičným spôsobom, výsevom osiva do záhonov alebo kvetináčov vonku počas celej zimy, alebo vložením osiva do mrazničky alebo chladničky v tropických klimatických podmienkach, ktoré neprežívajú dlhé, mrazivé zimy, alebo v chladnejších krajinách vôbec. ročné obdobie.

Stratifikácia alebo vystavenie dlhotrvajúcemu mrazu sa pôvodne uznávali iba ako fyziologický proces, ktorým dlhodobé vystavenie nízkym teplotám podporovalo klíčenie semien. Predpokladalo sa, že vegetačný pokoj osiva má dve príčiny: fyzickú tuhosť semenného plášťa, ktorú bolo možné rozbiť vertikutáciou, a vnútorný vegetačný pokoj, ktorý si vyžadoval úpravu environmentálnych faktorov vlhkosti a chladu.

Bolo známe, že niektoré chemikálie, ktoré zabraňujú klíčeniu, sa rozpadli mrazom, rovnako ako saponíny a ďalšie chemikálie na semene, ktoré sa predtým, ako mohlo dôjsť ku klíčeniu, museli umyť. V suchých krajinách to zabezpečovalo, že osivo obilninových plodín, ako je Quinoa, nevyklíčilo, kým nebola pôda dostatočne vlhká, aby umožnila mladej rastline prežiť.

Avšak od rôznych projektov mapovania genómu bol tento proces skúmaný na molekulárnej úrovni, najmä v Arabidopsis a Henbane.

Na začiatku 20. storočia pracoval ruský genetik Lysenko s dvoma kmeňmi pšenice: jeden sa mohol vysievať na jeseň a druhý na jar. Pšenica ozimná reagovala na chlad tým, že skoro kvitla. Aj keď to Lysenko pripisoval genetickej príčine, stratil dôveryhodnosť falšovaním svojich experimentov na podporu ruskej propagandy. Trval na tom, že zmena sa nedá uplatniť iba na jednu sezónu, ale že sa dá preniesť aj geneticky. Bol to nezmysel, pretože vlastníctvo malo ochranný charakter, a preto by bolo kontraproduktívne, keby sa dalo ľahko vrátiť späť. Ale ruský propagandistický stroj to používal na tvrdenie, že indukovaná tvrdosť ruského ľudu sa môže prenášať z jednej generácie na druhú.

Proces vernalizácie umožňuje rastlinám na jeseň klíčiť a využívať tak priaznivé predzimné vegetačné obdobie bez predčasného kvitnutia. Po zime je im umožnené rýchlo kvitnúť, aby sa im umožnilo včasné zasiatie semena, čo mu umožní dlhšie obdobie dozrievania, padania a klíčenia pred návratom zimy.

Preto sa dospelo k záveru, že vernalizácia ovplyvnila epigenetický prechod, „mitoticky stabilné získanie kompetencie kvitnúť“, ktoré sa môže prenášať do nových buniek, keď rastlina rastie, kým nie sú splnené správne podmienky spúšťania, napríklad teplota, vlhkosť, svetlo alebo dĺžka dňa. . Niektorí vedci tvrdia, že pojem epigenetický nie je striktne presný, pretože indukovaná vlastnosť je prenosná iba mitózou do rastúcich buniek v materskej rastline a nie je dedičná v modifikovanej podobe.

Aby vernalizácia fungovala, musia rastliny vedieť rozoznať, či už naozaj prišla jar, a nenechať sa oklamať krátkymi skorými obdobiami mierneho počasia. Potrebovali preto dlhé obdobie chladu, aby ich mohli pripraviť na kvitnutie. Samotná zima však nie vždy stačila. Rastliny ako henbane tiež potrebovali konkrétny deň na podporu kvitnutia. Vernalizácia bola teda prípravou na kvitnutie, ale nie spúšťačom, ktorý to spôsobil. Teraz je známe, že v pšenici existujú tri gény, VRN1, VRN2 a FT (VRN3), ktoré spolupracujú, aby umožnili rozpoznanie optimálnej teploty, vlhkosti a dĺžky dňa pre kvitnutie.

Na zefektívnenie skladovania osiva sa použil výskum vernalizácie, pretože je dnes známe, že semená sa môžu skladovať v chlade, ale vernalizáciu je možné v prípade potreby zvrátiť tepelným spracovaním. Vernalizácia sa tiež používa na prípravu jarných cibuľovín na vianočné kvitnutie, zatiaľ čo reverzné tepelné spracovanie sa používa na prípravu cibuľových sadov a inej zeleniny tým, že sa zabráni ich kvitnutiu, aby sa ich energia odviedla na výrobu väčších cibúľ, hľúz, koreňov alebo listové hlavy.


Pozri si video: Pokusy nás baví 4 - Jak se tvoří zvuk HD