Photoperiodismus

Dieser Artikel behandelt den Photoperiodismus von Pflanzen, zur photoperiodischen Vorgängen bei Tieren siehe Chronobiologie

Photoperiodismus beinhaltet alle Morphosen von Pflanzen, die von der Dauer der Photoperiode (Lichtperiode) induziert werden. Die Schwellenenergie beträgt hierbei etwa 10-2 bis 10-3 W/m2 [es kann bereits Vollmondlicht (~ 5 x 10-3 W/m2) wirksam sein].

Kurztagpflanze (KTP) oder Langtagpflanze (LTP)

Praktisch bedeutet das eine Tageslängenabhängigkeit (tägliche Hell-Dunkel-Periode) von Entwicklungsprozessen bei Pflanzen, insbesondere der Blüteninduktion (Blütenbildung). Die Dunkel- bzw. Nachtphase ist hierbei entscheidend für das Verhalten der Pflanze. Der Photoperiodismus ist genetisch bedingt. Es lassen sich grob drei Typen von Pflanzen unterscheiden: Kurztagpflanzen (KTP), Langtagpflanzen (LTP) und tagneutrale Pflanzen.

Es handelt sich hierbei nicht um ein Alles-oder-Nichts-Ereignis, diese Reaktion ist vielmehr bei unterschiedlichen Spezies verschieden stark ausgeprägt. Somit reicht bei manchen Arten ein einziger Induktionszyklus (Ipomoea nil), andere hingegen benötigen bis zu 25 Zyklen (Plantago lanceolata). Es wird weiter zwischen qualitativen (absoluten) und quantitativen Kurz- bzw. Langtagpflanzen unterschieden. Diese können als eine Art vermittelndes Glied zwischen den photoperiodischen und den tagneutralen Pflanzen angesehen werden, da sie sowohl in Dauerdunkelheit als auch in Dauerlicht blühen, eine Verlängerung (LTP) oder Verkürzung (KTP) der Photoperiode allerdings aber eine starke Förderung der Blühinduktion zur Folge hat. Darüber hinaus existieren noch Kurzlangtagpflanzen (KLTP) und Langkurztagpflanzen (LKTP), welche zwei verschieden lange aufeinander folgende Photoperioden benötigen. Dies hat den Sinn, zwischen kurzen Tagen im Frühling und im Herbst zu unterscheiden.

Die Unterscheidung zwischen KTP und LTP hat allerdings weniger mit der jeweiligen Tageslänge, als viel mehr mit der Richtung, von der aus die kritische Tageslänge überschritten wird, zu tun. So blühen LTPs, wenn die Tage endlich lange genug und KTPs wenn die Tage endlich kurz genug sind. Da die kritische Tageslänge artspezifisch ist, kann es hier durchaus zu Überschneidungen kommen.

Erkennung der Tageslänge

Erkannt wird die Tageslänge allerdings nicht direkt über die Länge der Photoperiode, sondern über die der Dunkelperiode, was auch erklärt, wieso eine helle Vollmondnacht bereits reicht, um die Blühinduktion von in dieser Hinsicht empfindlichen Pflanzen hinauszuzögern. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Kurz- bzw. Langnachtpflanzen. Bei manchen KTPs reicht bereits Störlicht ab nur einer Minute, um die Blüte zu unterbinden, wohingegen Störlicht bei LTPs über mehrere Stunden gegeben werden muss, um eine Blühinduktion zu erreichen.

Weiterhin ist die Fläche, die dem Licht ausgesetzt ist, nahezu völlig irrelevant für den Effekt, da bereits einzelne richtig belichtete Teile eines Blattes genügen. Mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4 mm/h wird diese Information mittels des FT(Flowering Locus T)-Proteins, welches auch als Florigen bezeichnet wird, zu den Sprossmeristemen transportiert.[1]

Durch Versuche mit Aufpfropfungen wurde allerdings festgestellt, dass diese Systeme in vielen Pflanzen sehr ähnlich oder gleich sind, da mit aufgepfropften KTP-Blättern LTPs mit kurzen Tageslängen zum Blühen gebracht werden konnten und umgekehrt.

Strategischer Sinn

Der „Sinn“ dieses Systems ist im Verbreitungsgebiet verschiedener Pflanzen begründet. So finden sich am Äquator vorwiegend KTPs und tagneutrale und in hohen Breitengraden eher LTPs, da hier z.B. die kurzen Vegetationszeitfenster im Sommer gut abgepasst werden müssen. Auch in Gebieten, in denen es zu Dürreperioden oder anderen ungünstigen Klimaereignissen kommt, sind diese Systeme darauf geeicht.

Beispiele

Qualitative Langtagpflanzen

  • Triticum aestivum
  • Secale cereale
  • Phleum pratense
  • Hyoscyamus niger

Quantitative Langtagpflanzen

  • Arabidopsis thaliana
  • Solanum tuberosum

Tagneutrale Pflanzen

  • Poa annua
  • Thlaspi arvense
  • Helianthus tuberosus
  • Senecio vulgaris

Qualitative Kurztagpflanzen

  • Coffea arabica
  • Amaranthus caudatus
  • Chrysanthemum indicum
  • Glycine max

Quantitative Kurztagpflanzen

  • Dahlia variabilis
  • Cannabis sativa
  • Saccharum officinarum

Langkurztagpflanzen

Kurzlangtagpflanzen

Siehe auch

Literatur

Einzelnachweise

  1. Corbesier et al.: [http://www.aki.ku.dk/cellebiologi-k/Artikler+Noter%282007%29/MP/FT-artikel.%20Plant%20cell%20biol.pdf FT Protein Movement Contributes to Long-Distance Signaling in Floral Induction of Arabidopsis.] In: Science. 316, Mai 2007, S. 1030-1033.

Weblinks


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