非24小時(shí)光周期對生菜生長的影響

TakanobuHIGASHI

幾乎所有的生物體都具有內(nèi)源生物鐘，可以產(chǎn)生周期為24 h的生理節(jié)律。這種生理節(jié)律與外部環(huán)境相協(xié)調(diào)，可對生物體的多種生理過程進(jìn)行管理。對于動物來說，這種生理節(jié)奏由大腦中的內(nèi)源生物鐘產(chǎn)生，當(dāng)生理節(jié)奏需要與不同時(shí)區(qū)重新同步時(shí)，就會產(chǎn)生時(shí)差感。與此相反，植物的生物鐘功能在細(xì)胞水平運(yùn)行并互相作用，從而使植物組織、器官以及整個植物體產(chǎn)生生理節(jié)律。植物的生理節(jié)律可管理植物基因表達(dá)的時(shí)間，如光合作用基因在從早上到中午期間、糖分轉(zhuǎn)移基因在從黃昏到深夜期間、以及控制芳香物質(zhì)生成基因在從深夜到早上期間的表達(dá)高峰。

生物鐘包含輸入路徑、核心振蕩器和輸出途徑三個部分。輸入途徑可以將環(huán)境的晝夜節(jié)律和其他外部刺激傳遞到核心振蕩器。核心振蕩器可產(chǎn)生24 h的周期節(jié)律。輸出路徑可以將核心振蕩器產(chǎn)生的周期節(jié)律輸出，從而控制植物各種各樣的生理活動。生理節(jié)奏的相干共振（CR）是生物鐘對植物生理節(jié)奏管理過程中的一個關(guān)鍵要素。CR可以使植物生理節(jié)律的周期與外部的晝夜節(jié)律相匹配，從而使得作物地上部重量得以最大化。根據(jù)研究，當(dāng)外部環(huán)境的晝夜節(jié)律延長或縮短4 h，植物的生長速度可減緩50%。該現(xiàn)象表明生物鐘可以影響植物生長，在生產(chǎn)中可以通過調(diào)控植物生物鐘來促進(jìn)植物生長。但目前上述研究成果還沒有在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上進(jìn)行應(yīng)用。

生菜是植物工廠中最主要的栽培作物之一。……