Fotoperioda je relativní množství světla a tmy v denním cyklu. Spolu s dalšími faktory prostředí předává rostlinám informace o změnách probíhajících v okolním prostoru. Pro organismy, které vedou připoutaný životní styl, je obtížné přeceňovat důležitost takových informací.
Fotoperiodu objevili (str. 443) V. Garner a G. Allard již v roce 1920. Později významně přispěl ke studiu problematiky sovětský vědec M. Kh. Chailakhyan. Spolu se svými kolegy zjistil, že pro mnoho rostlin je fotoperioda nejdůležitějším faktorem, který ovlivňuje procesy růstu, vývoje a zejména kvetení. Rostliny využívají informace o délce dne a noci jako jakési hodiny, ukazující nejlepší čas pro květ, vývoj hlíz, cibulí nebo přípravu na sezónní nepříznivé podmínky.
O důležitosti fotoperiody
Abychom pochopili, proč je pro rostliny důležitá délka dne a noci, je nutné zvážit tento problém na globální úrovni. A začněme tím, že fotoperioda je projevem kosmických zákonů. Neustále se měnící poloha Země vůči Slunci vytváří na planetě zvláštní světelný režim.
Schéma pohybu Země kolem Slunce v průběhu roku
Na zemském rovníku je nulová zeměpisná šířka. Fotoperioda se tam skládá ze stejných částí světla a tmy, 12/12. Vlivem naklonění zemské osy se při pohybu od rovníku k některému z pólů poměr podílů mění. Navíc, čím blíže k pólu, tím charakteristickější je posun v jakémkoli směru. Odtud polární den a noc, trvající šest měsíců v režimu 24/0.
V mírných pásmech je fotoperioda cyklická a je spojena s ročním obdobím. Dny jsou tedy v létě delší a v zimě kratší. A pro listnáče je fotoperioda jedním z hlavních podnětů k tomu, aby se začali připravovat na zimu – zvyšuje se přísun sacharidů, zpomaluje se metabolismus a opadává listí.
Totéž platí pro mnoho bylinných rostlin. Zkrácení fotoperiody signalizuje konec příznivých podmínek a před nástupem chladného počasí je potřeba stihnout zanechat potomstvo. Rostliny pak vstoupí do závěrečných fází svého životního cyklu a začnou kvést.
Reakce na délku dne v různých skupinách rostlin
Rostliny (str. 443), u kterých je kvetení spuštěno „krátkým dnem“, se nazývají rostliny krátkého dne (SD). Například proso, sójové boby a rýže vyžadují pro svůj vývoj dlouhé noci a krátké dny. Do generativního stadia vstupují, když je fotoperioda kratší než určitá doba. V případě, že „dlouhé dny“ podporují kvetení, rostliny se nazývají rostliny dlouhého dne (LDD). Do této skupiny patří žito, ječmen a pšenice.
Existují také rostliny neutrální ve dne. U rajčat a některých odrůd bavlny nemá délka dne významný vliv na kvetení. Dlouhodenní rostliny začínají kvést s fotoperiodou 11 až 24 hodin denně, rostliny s krátkým dnem – od 6 do 15 hodin. Je zajímavé, že různé odrůdy stejného druhu mohou mít na fotoperiodu různé reakce.
Většina rostlin dlouhého dne roste a pěstuje se v mírném podnebí. Rostliny krátkého dne, pocházející z jižních tropických oblastí, nekvetou v podmínkách dlouhého dne v mírných pásmech.
QDR vyžaduje nepřetržitou temnou periodu určité délky. Pokud je přerušena krátkým světlem, asi 10 minut, nedojde k vyvolání kvetení. Rostliny takové podmínky vnímají jako dlouhé dny. DDR vyžaduje dlouhou fotoperiodu. V tomto případě přerušení noční fáze světlem neovlivní schopnost rostlin přejít do generativního stádia. Zároveň u obou skupin kvetení spouští světlo velmi nízké intenzity (3-5 luxů).
Schopnost vnímat fotoperiodu
Reakce rostlin na fotoperiodu se v průběhu života mění. Většina rostlin se vyznačuje juvenilní fází, tedy fází mládí. A kvetení není možné, dokud organismus nedosáhne určitého stadia zralosti. To zajistí, že budou k dispozici dostatečné zdroje pro úspěšné dokončení kvetení a plodů. V závislosti na životní formě rostliny může juvenilní fáze trvat několik dní nebo let – nejkratší u bylin a nejdelší u dřevin.
Někdy odezva fotoperiody funguje pouze v kombinaci s jinými stimuly prostředí. Nejčastějším podnětem je teplota. Dvouleté rostliny, jako je slepýš černý, nekvetou v prvním roce, i přes vhodnou fotoperiodu a konec juvenilní fáze. Je to proto, že kurník potřebuje dlouhodobé vystavení nízkým teplotám. Tento jev se nazývá jarovizace. Poté bude rostlina schopna reagovat na fotoperiodu a vykvete koncem jara druhého roku. A když se vrátíme k listnáčům, sluší se dodat, že spolu s fotoperiodou potřebují i teplotní stimul, aby se připravily na zimní klid.
Vliv spektrálního složení světla na fotoperiodu
Fotoperiodická reakce rostlin probíhá nejúspěšněji v červeném světle (str. 444), jehož vnímání je řízeno fytochromovým pigmentem. Na tomto procesu se podílejí dvě formy pigmentu, a to Fk a Fdk – sledují poměr světla a tmy. V noci se Fdk změní na Fk a během dne se vlivem červeného světla Fdk změní zpět na Fdk. Takto rostlina měří délku dne. Při vystavení záblesku červeného světla v noci se Fk přemění na Fdk, což inhibuje reakce, které vedou ke kvetení u rostlin s krátkým dnem.
Dlouho se věřilo, že na iniciaci kvetení se podílí pouze fytochrom. Ale další pigment, kryptochrom, je také zodpovědný za vnímání fotoperiody (str. 372; 394). Vnímá krátkovlnnou oblast světelného spektra (320-500 nm), tedy modré a částečně zelené světlo. Tento pigment neovlivňuje přímo procesy vedoucí ke kvetení – jeho role je jiná. Kryptochrom se podílí na přenosu signálů fytochromu, který také spouští přechod rostliny do generativního stádia.
Mechanismus květu
V listech pod vlivem příslušné fotoperiody probíhají procesy, které vedou ke vzniku speciálních látek, které se pohybují po stonku a vedou ke vzniku květních primordií. To znamená, že pokud listy zakryjete materiálem odolným proti světlu a ponecháte pouze stonek, nedojde k žádné reakci na fotoperiodu.
Povaha stimulu vznikajícího v listech byla pro vědce již dlouho znepokojena. M. X. Chailakhyan v roce 1937 předložil hypotézu o dvousložkovém hormonálním systému (str. 445) kvetení. Tyto složky spojovalo jedno jméno – florigen. Předpokládalo se, že hormonální komplex florigen zahrnuje gibereliny a hypotetické anthesiny. Kvetení je možné pouze za přítomnosti a příznivého poměru dvou florigenních složek v rostlině – giberelinu a anthesinu.
U rostlin s dlouhým dnem kvetení závisí na přítomnosti giberelinu, který se v dostatečném množství hromadí pouze za dlouhého dne. Anthesin je v rostlinách dlouhého dne vždy přítomen v dostatečném množství. Tento stav v praxi dobře funguje – pokud je limitujícím faktorem hormon giberelin, pak léčba s ním vede i ke kvetení. U rostlin s krátkým dnem je situace opačná – giberelin stačí v jakékoli fotoperiodě a anthesin se tvoří pouze v krátkých dnech. Proto postřik rostlin krátkého dne giberelinem nebude stimulovat kvetení během nepříznivých fotoperiod.
Existuje však další způsob, jak obejít fotoperiodickou vazbu. Florigen je přítomen již v listech kvetoucích rostlin s krátkým a dlouhým dnem. A roubování takových listů na nekvetoucí rostliny způsobuje, že kvetou bez ohledu na fotoperiodu.
Moderní představy o florigenu (str. 373) mají trochu jiné zaměření. Předpokládá se, že hlavní složkou florigenu je protein syntetizovaný genem FLOWERING LOCUS T (FT). Aktivně se produkuje během příznivé fotoperiody, což vede k rychlému přechodu rostliny do generativní fáze. S vysokou hladinou FT proteinu je kvetení stimulováno bez ohledu na délku dne.
Praktická aplikace fotoperiod
Poznatky o tom, jak různé rostliny reagují na fotoperiodu, lze v praxi (str. 446) využít různými způsoby. Okrasné plodiny tak pokvetou přesně v případě potřeby. To platí zejména o svátcích, kdy je zvykem dávat květiny. Je také možné stimulovat kvetení krátkodobých DDR jejich ozářením zábleskem světla během tmavého období. V energeticky úsporném prostředí je to dobrá volba, protože snižuje náklady na osvětlení.
Na otevřeném prostranství můžete sklízet několik plodin DDR, například ředkvičky, tuřín, pokud během tvorby kořenových plodin zakryjete rostliny materiálem odolným proti světlu, čímž pro ně vytvoříte 12hodinový den. Stejná manipulace je k dispozici u některých odrůd jahod po první jarní sklizni – po krátké fotoperiodě začnou rostliny opět tvořit květy. Zajímavé je, že během plodování se jahody opět přenesou do dlouhého dne, aby se zvýšil denní příchod světla. Za těchto podmínek je možné sklidit dvě plodiny za sezónu.
Záblesk světla uprostřed noci je běžnou metodou při pěstování cukrové třtiny. Faktem je, že čištění začíná s nástupem krátkých dnů. A jelikož se jedná o CDR, rákos začíná kvést, což negativně ovlivňuje kvalitu sklizně. Sacharidy uložené ve stonku jsou posílány do generativních procesů, což snižuje obsah cukru v produktu. Aby se tomu zabránilo, jsou na plantážích instalovány reflektory a osvětlují rostliny krátkými záblesky v noci, dokud neskončí období sklizně.
Závěr
Fotoperioda nese důležité informace, které umožňují rostlinám přizpůsobit se vnějšímu prostředí. Tělo si tak určí nejvhodnější dobu pro zahájení kvetení. Ve vztahu k fotoperiodě se rostliny dělí do tří skupin: dlouhodenní, krátkodenní a denní neutrální. Aby první dvě skupiny vykvetly, jsou potřeba dlouhé a krátké dny. Denně neutrální květiny kvetou v jakékoli fotoperiodě.
Aby rostliny s dlouhým nebo krátkým dnem reagovaly na fotoperiodu, musí projít juvenilní fází a dosáhnout určité zralosti. Vnímání délky dne rostlin je ovlivněno spektrálním složením světla – nejlépe reagují na červené světlo. Pod vlivem fotoperiody příznivé pro kvetení se v listech syntetizuje hormonální komplex florigen. Proniká do stonku a stimuluje tvorbu poupat na špičkách výhonků.
V praxi lze využít fotoperiodické reakce různých rostlin. To vám umožní shromáždit několik sklizní za sezónu nebo přizpůsobit příjem hotových výrobků konkrétnímu ročnímu období.
Světlo je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících růst a vývoj rostlin. Pro rostliny je nezbytný jako zdroj energie pro fotosyntézu. Délka osvětlení zároveň ovlivňuje fáze vývoje rostlin. Ve vztahu ke světlu se dělí na rostliny s krátkým, dlouhým a neutrálním denním světlem. Rozdělení rostlin do těchto skupin nesouvisí s konkrétní optimální délkou dne, ale pouze poskytuje představu o tom, zda se kvetení zrychluje s rostoucí nebo klesající dobou trvání světla v každé fotoperiodě. .
Krátké denní rostliny – jedná se o semena zeleniny jako je dýně, paprika, lilek, fazole, zeleninová kukuřice, tykev, cuketa, některé odrůdy okurek, odrůdy jižních rajčat a další. Přišly k nám z jižních oblastí, kde je délka dne 10-14 hod. V podmínkách krátkého dne (12 hod.) začínají dříve kvést a plodit a poskytují vyšší výnos. To znamená, že potřebují krátké denní světlo pouze na začátku vegetačního období, později se úspěšně vyvíjejí a plodí v podmínkách dlouhého denního světla.
rostliny dlouhého dne – Jsou to především brukvovité: zelí, ředkvičky, ředkvičky, rukola a další, dále hlávkový salát, špenát, cibule, šťovík, petržel, pastinák atd. Ty se naopak rychleji vyvíjejí v dlouhé fotoperiodě (18-24 hod. ). Zkrácení fotoperiody na 10-12 hodin oddaluje vývoj rostlin a nástup fáze stonkování a kvetení.
Pro kvetení a plodování vyžadují tyto rostliny dlouhé denní světlo (více než 13 hodin) po určitou dobu. S krátkým dnem probíhá pouze růst vegetativních orgánů (kořeny, stonky, listy). To znamená, že když se blíží dlouhý den, začnou tyto rostliny tvořit generativní orgány – květy, tvorba plodů, semena. Pokud nejsou dodrženy termíny setí a denní světlo je dlouhé, tyto plodiny vstupují do fáze stonkování a kvetení, nedochází k rozvoji vegetativní hmoty a jejich výnos je výrazně snížen.
Rostliny s neutrální reakcí na délku dne (meloun, některé odrůdy hrášku, zeleninové fazole, rajčata) nereagují na dodatečné osvětlení, to znamená, že zvýšení nebo snížení délky dne nemá téměř žádný vliv na rychlost jejich vývoje.
Rada. Zvýšením nebo snížením denního světla můžete regulovat vývoj zeleninových plodin a v důsledku toho získat dobrou sklizeň. Dodatečným zastíněním můžete regulovat délku denního světla.
Rostliny, do kterých lze jako potravu vysévat pouze vegetativní orgány (listy nebo kořeny), lze začít vysévat od konce března a další výsev se pak provádí každých 10 dní až do nástupu horkých dnů. Poté se tyto plodiny znovu vysévají v druhé polovině léta a blíže k podzimu, kdy se denní doba opět zkracuje.
Ludmila Datsko,
PhD v zemědělských vědách
Ústav vodních problémů a meliorací
