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  低温对越冬植物成花的诱导和促进作用。冬性草本植物(如冬小麦)一般于秋季萌发,经过一段营养生长后度过寒冬,于第二年夏初开花结实。如果于春季播种,则只长茎、叶而不开花,或开花大大延迟。这是因为冬性植物需要经历一定时间的低温才能形成花芽。冬性作物已萌动的种子经过一定时间低温处理,则春播时也可以正常开花结实。春化作用一词即由此而来。冬性禾谷类作物(如冬小麦);二年生作物(如甜菜、萝卜、大白菜)以及某些多年生草本植物(如牧草),都有春化现象,这是它们必须等到翌年才能开花的基本原因。

目录

发现

  中国农民早就有用低温处理种子的经验。如“闷麦法”,就是把萌发的冬小麦种子装在罐中,放在冬季的低温下40~50天,以便于春季播种时,获得和秋播同样的收成。1918年德国植物学家G.加斯纳发现黑麦有冬性和春性之分。春黑麦不需要经过低温时期就可以抽穗,因此可以春播。而冬黑麦则需在发芽前后经过一段1~2℃的低温时期才能抽穗,所以必须秋播。1928年苏联农学家Т.Д.李森科发现:禾谷类作物的冬性品种如不经低温,则长期处于分蘖阶段而不拔节开花。如将黑麦、小麦和大麦的种子播种在积雪的田间经受一段时间的自然冷冻后,就能拔节开花。把刚刚发芽的冬性禾谷类种子在播种之前用 0~5℃冷冻一定天数,则不论何时播种,均能正常拔节。他和他的同事把这种低温处理方法应用于农业生产,并称之为“春化”。1935年李森科提出了植物阶段发育学说,认为春化阶段是一年生禾谷类作物的个体发育的第一阶段。

温度要求

  对大多数需经低温才能开花的植物,1~2℃ 是最有效的春化温度,但只要低温持续时间足够长,-1~9℃都有效。

其他条件

  除低温外,春化作用还需要氧、水分和糖类(呼吸作用的底物)。干种子不能接受春化,种子春化时的含水量一般需在40%以上。离体胚在有氧、水分和糖类的情况下,才能起春化响应。

春化与光周期

  很多二年生植物的成花,既要经过春化,又需要长日照。其中某些植物,春化与光周期两种效应可以互相影响或代替。如甜菜开花要求春化和长日,在长日下春化有效温度的上限可以提高;在连续光下,12~15℃也可开花。另一方面,春化时间延长,则在短日下也能成花。即春化与长日照二者可互相代替。成花不需低温的长日植物菠菜,经低温处理后,在短日下也能开花。

可逆性

  春化作用在未完全通过前可因高温(25~40℃)处理而解除,称为脱春化。脱春化后的种子还可以再春化。有的植物在春化前热处理会降低其随后感受低温的能力,这种作用称为抗春化,或预先脱春化。

严格程度

  许多二年生植物(如甜菜、萝卜、胡萝卜、天仙子等)必需经一定天数的低温才能成花,否则一直处于营养状态。而许多一年生植物成花对低温的要求则不是绝对的。例如黑麦湿种子经几周低温处理,于7 周后开花;而不经低温处理也能开花,只是开花时间延至14周以后。

响应时期

  因植物种类而异。冬小麦在胚胎期就对低温起响应,天仙子则必须在植株长到一定大小之后才能起响应。

机理

  1939年G.梅尔歇斯根据嫁接试验提出,春化后植物体内可能产生一种传递春化状态的物质,称为春化素。但是春化素的提取和分离一直不成功。

  春化过程中,感受低温的部位分生组织中的RNA和蛋白质含量增加,代谢也发生顺序性变化。春化效应还可经细胞分裂传递给子细胞。赤霉素处理能使许多冬性一年生植物和二年生植物(如天仙子、胡萝卜、甘蓝、萝卜等)不经低温而抽薹成花。菊、延龄草等多种植物经春化后赤霉素含量增加。而且用赤霉素生物合成的抑制剂处理植株,会抑制春化作用。以上现象提示赤霉素在春化中起作用。但另一些植物的情况相反,因而难以做统一解释。

农业意义

  春化要求是植物成花对低温的响应,是影响植物物候期和地理分布的重要因素。引种时需注意所引植物种或品种的春化要求。对种子作春化处理,可以在春天播种冬小麦品种,在小麦越冬困难的北方寒冷地区有应用价值。对于开花对品质不利的洋葱,在春季种植前高温处理越冬贮藏的鳞茎,以降低其感受低温的能力,可以防止在生长期中因通过春化而开花,从而得到较大的鳞茎。

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