根据国家《农作物种子检验规程 发芽试验》(GB/T 3543.4-1995)中的要求,发芽过程均需要置于光照条件下,这主要是因为绿色是正常幼苗的重要指标,防止其因光照不足而出现黄花苗。因此,在幼苗建成阶段光照是不可或缺的。
在种子的萌发阶段,对于部分种子来说,光照也是必要的。种子在萌发阶段对光的反应可以分为中光种子、需光种子和忌光种子三种(孟庆伟等,2017)。其中,对于需光种子来说,在1952年,Borthwick等人发现红光(660nm)促进莴苣种子萌发,而远红光(730nm)照射则会抑制种子的萌发。Borthwick等人的工作是第一次对光调控种子萌发进行了量化研究,得到下表:
图1 光对莴苣种子的萌发调控.引自(Borthwick等人,1952)
因此, 种子可能通过感知红光和远红光的比值 (R/FR)来判断其所处的环境,这对种子的能够完成其正常的萌发生理具有重要意义,因为这些需光种子大多是小粒种子,其自身所储存的营养物质有限,必须在其自身养分耗尽之前伸出地面以获取光照,进行光合作用,否则,如果在出土之前养分耗尽,萌发过程将难以为继,种子或幼苗将不可避免的走向衰亡。
当环境中红光占据优势时,即R/RF大于1时,说明其所处的环境较为开阔,光照充足,种子位于土壤表层,此时,种子开始萌发;当环境中远红光占据优势时,即R/RF小于1时,由于土壤使光衰减很明显,因此种子可能位于土壤深处,或出现在荫蔽或隐蔽的环境中,此时,种子的萌发受到抑制(Franklin等, 2010)。
种子萌发受红光和远红光进行可逆调控的现象,是通过光敏色素来实现的。因为光敏色素存在红光型(Pr)和远红光型(Pfr)两种分子结构形式,在黑暗或者远红光下,光敏色素以Pr形式存在,抑制需光种子的萌发;当植物受到红光照射时,光敏色素会转变为Pfr 形式,促进种子萌发。
图2 光敏色素转换控制种子萌发的机制图示
参考文献:
孟庆伟,等,2017.植物生理学[M]. 北京:中国农业出版社.
张敏, 等, 2012.光对种子萌发的影响机理研究进展[J].植物生态学报,36(8):899-908
Borthwick H, Hendricks S, et al., 1952. A reversible photoreaction controlling seed germination. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 38, 662–666.
Franklin K A, Quail P H, 2010. Phytochrome functions in Arabidopsis development. J Exp Bot.;61(1):11-24.
Jiao, Y, Lau, et al.,2007. Light-regulated transcriptional networks in higher plants. Nat Rev Genet 8, 217–230.
Quail P H,1997. An emerging molecular map of the phytochromes. Plant Cell and Environment, 20, 657-665.
(来源:今日泽培微信公众号)
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