植物春化作用的条件及应用

1 引言

春花阶段指, 低温条件促进一些植物花器官的花芽形成及花器发育。该过程在植物从营养生长到生殖生长中起关键性作用, 而春化作用就是这种低温促进植物开花的效应。对于植物个体发育, 成花过程一直是其中心环节, 成花诱导则是其核心问题之一。春化作用一直以来都是生产劳动者和相关研究人员研究的焦点, 因其与农业生产联系紧密, 比如作物栽培和引种驯化等方面。于上世纪20-30年代, 伴随着大量现象的积累, 相关学者和研究人员在各方面基础上, 以实验需要相结合, 总结了春化作用和光周期现象。

2 春化作用的发现

十九世纪中叶人们发现, 许多二年生植物和秋播作物, 经过一定营养生长后, 度过寒冷的冬季, 便可在下一年开花结实;若将秋播作物在春天播种, 则不可开花或开花延迟。我国农民拥有丰富在低温下处理种子的经验, 比如早就创立的“闷麦法”, 该法把小麦种子吸水萌动后, 放在0~5℃低温下40~50d, 可使春播与秋播一样开花结实, 此外还有“七九麦法”。春化概念最早由原苏联学者李森科 (Lysenko) 提出, 他发现不经低温的禾谷类作物的冬性品种, 将不抽穗开花, 并滞留在分蘖阶段。人工低温处理后春播, 则在当年夏初抽穗开花。他将该处理应用于农业生产, 并称之为“春化”。

3 春化作用的条件

3.1 温度和时间

温度在植物生长发育中起着重要作用。其中低温主要对一些冬性一年生植物 (冬小麦、冬黑麦、冬大麦等) 、大多数二年生植物 (萝卜、胡萝卜、白菜、芹菜、天仙子等) 及某些多年生草本植物的成花诱导产生影响。低温在春化中可以起到双重作用, 一是完成植物生理转变, 二是加速其发育。有关冬性小麦的研究也表明, 其开花启动、花序正常发育和顶部及基部小穗结实都必须经历低温春化。但不同植物和同种植物的不同品种对低温的需求是不同的, 通常情况下春化处理所需的温度范围及处理时间按照植物种类决定。对绝大多数要求低温的植物而言, 春化作用有效温度为0~15℃, 且需要作用一定的时间, 处理时长依植物种类而异。如小麦可按原产地分为三种类型, 即冬性、半冬性和春性, 通常春化处理所需的温度随植物冬性增强而降低, 处理时间随冬性增强而延长。

植物开花对低温的要求可分为绝对要求 (即不经过低温处理, 则保持营养状态而不开花) 和相对要求 (低温处理可促进植物开花, 但无低温处理仅延长营养状态最终也会开花) 。按照植物开始感受低温的时期, 可分为种子春化型和绿体春化型。一些二年生植物对低温的要求是绝对的, 不经历低温绝不能开花, 且多是绿体春化型植物;冬性一年生植物则是相对要求, 一般为种子春化型植物。另外, 也有报道显示, 对于一些植物 (如大豆) 而言, 不是低温而是高温可促进其开花, 即“高温春化理论”。

3.2 氧气、水分和营养

除温度外, 氧气、水分和糖分也是春化作用的必要条件, 三者缺一不可, 为植物生长发育提供必要物质。春化作用中必须有充足的氧气为其提供能量和物质;干种子对低温没有反应, 如已萌动的冬小麦种子含水量低于40%就不能完成春化作用;此外若养分不足, 也不能完成春化作用。

3.3 光照

光照是植物生长发育中的重要影响因子, 可能通过制造营养物质达到促进春化作用的效果, 也与植物光周期相关。对于植物生长来说, 光照也是重要的环境信号, 其作用方式一般通过以下两方面, 即光流量和光质 (波长) 。而且绝大多数植物在春化完成后需要经长日照诱导开花, 如冬小麦、油菜、菠菜和天仙子等。

4 春化作用的应用

4.1 引种

除了人工春化处理外, 春化作用还可用于调种引种。由于温度随纬度的变化而变化, 所以各地区气候差异十分显著, 如我国北方高纬地区温度低, 而南方低纬地区则温度高。所以在进行远地引种之前, 要对该引种品种所需低温和该地区温度条件调查清楚。如果该地区温度条件不能满足该品种的低温要求, 则可能导致其难以开花结实而只进行营养生长, 颗粒无收。

4.2 控制花期

春化作用在控制花期方面效果显著。在园艺生产中, 可利用春化作用促进某些花卉开花, 还可使秋播植物即使春天播种也可当年开花;除了促进开花外, 去春化作用可用于限制一些植物开花, 如贮藏的洋葱鳞茎需阻止其在生长期抽薹开花以获得大鳞茎提升产量;如当归等药用植物, 需第二年栽培才可获高品质块根, 也利用去春化作用防止其第二年抽薹开花以提高产量和药用价值。

摘要：春化作用的研究对于农业生产的发展十分重要, 文章从春化作用的发现、进行春化的条件及春化作用的应用三个方面进行综述。

关键词：春化作用,条件,应用