De nombreuses plantes à fleurs (angiospermes) utilisent une protéine photoréceptrice, comme le phytochrome ou le cryptochrome, pour détecter les changements saisonniers de la longueur de la nuit, ou photopériode, qu’elles prennent comme des signaux pour fleurir. Dans une autre subdivision, les plantes photopériodiques obligatoires ont absolument besoin d’une nuit suffisamment longue ou courte avant de fleurir, tandis que les plantes photopériodiques facultatives sont plus susceptibles de fleurir sous une condition.
Le phytochrome se présente sous deux formes : Pr et Pfr. La lumière rouge (qui est présente pendant la journée) convertit le phytochrome en sa forme active (pfr). Cela déclenche ensuite la croissance de la plante. À l’inverse, la lumière rouge lointaine, présente à l’ombre ou dans l’obscurité, transforme le phytochrome de pfr en pr. Pr est la forme inactive du phytochrome et ne permet pas la croissance de la plante. Ce système de conversion du Pfr en Pr permet à la plante de savoir quand il fait nuit et quand il fait jour. Le Pfr peut également être reconverti en Pr par un processus connu sous le nom de « dark reversion », où de longues périodes d’obscurité déclenchent la conversion du Pfr. Ce phénomène est important pour la floraison des plantes. Des expériences menées par Halliday et al. ont montré que la manipulation du rapport entre le rouge et le rouge lointain chez Arabidopsis peut modifier la floraison. Ils ont découvert que les plantes ont tendance à fleurir plus tard lorsqu’elles sont exposées à davantage de lumière rouge, ce qui prouve que la lumière rouge inhibe la floraison. D’autres expériences l’ont prouvé en exposant les plantes à une lumière rouge supplémentaire au milieu de la nuit. Une plante à jours courts ne fleurira pas si la lumière est allumée pendant quelques minutes au milieu de la nuit et une plante à jours longs peut fleurir si elle est exposée à plus de lumière rouge au milieu de la nuit.
Les cryptochromes sont un autre type de photorécepteur qui est important dans le photopériodisme. Les cryptochromes absorbent la lumière bleue et les UV-A. Les cryptochromes entraînent l’horloge circadienne à la lumière. On a découvert que l’abondance des cryptochromes et des phytochromes dépend de la lumière et que la quantité de cryptochromes peut changer en fonction de la longueur du jour. Cela montre à quel point les deux photorécepteurs sont importants en ce qui concerne la détermination de la longueur du jour.
En 1920, W. W. Garner et H. A. Allard ont publié leurs découvertes sur le photopériodisme et pensaient que c’était la longueur de la lumière du jour qui était critique, mais il a été découvert plus tard que la longueur de la nuit était le facteur de contrôle. Les plantes à fleurs photopériodiques sont classées comme des plantes à jours longs ou des plantes à jours courts, même si la nuit est le facteur critique, en raison du malentendu initial sur la durée du jour comme facteur de contrôle. Outre les plantes à jours longs et les plantes à jours courts, il existe des plantes qui appartiennent à la « catégorie des plantes à deux jours ». Ces plantes sont soit des plantes à jours longs et courts (LSDP), soit des plantes à jours courts et longs (SLDP). Les LSDP fleurissent après une série de jours longs suivis de jours courts, tandis que les SLDP fleurissent après une série de jours courts suivis de jours longs. Chaque plante a une photopériode critique de longueur différente, ou longueur critique de la nuit.
Les biologistes modernes pensent que c’est la coïncidence des formes actives du phytochrome ou du cryptochrome, créées par la lumière pendant la journée, avec les rythmes de l’horloge circadienne qui permet aux plantes de mesurer la durée de la nuit. Outre la floraison, le photopériodisme des plantes comprend la croissance des tiges ou des racines pendant certaines saisons et la perte des feuilles. L’éclairage artificiel peut être utilisé pour induire des jours extra-longs.
Plantes à jours longsModifier
Les plantes à jours longs fleurissent lorsque la longueur de la nuit tombe en dessous de leur photopériode critique. Ces plantes fleurissent généralement à la fin du printemps ou au début de l’été, car les jours rallongent. Dans l’hémisphère nord, le jour le plus long de l’année (solstice d’été) se situe aux alentours du 21 juin. Après cette date, les jours raccourcissent (c’est-à-dire que les nuits s’allongent) jusqu’au 21 décembre (le solstice d’hiver). Cette situation est inversée dans l’hémisphère sud (c’est-à-dire que le jour le plus long est le 21 décembre et la nuit la plus courte), le jour le plus long est le 21 décembre et le jour le plus court le 21 juin).
Certaines plantes à jour long obligatoire sont :
- L’œillet (Dianthus)
- La jusquiame (Hyoscyamus)
- L’avoine (Avena)
Certaines plantes à jour long facultatif sont :
- Pois (Pisum sativum)
- Orge (Hordeum vulgare)
- Laitue (Lactuca sativa)
- Blé (Triticum aestivum)
Plantes à jours courtsModifié
Les plantes à jours courts fleurissent lorsque la longueur des nuits dépasse leur photopériode critique. Elles ne peuvent pas fleurir sous des nuits courtes ou si une impulsion de lumière artificielle est projetée sur la plante pendant plusieurs minutes au cours de la nuit ; elles ont besoin d’une période continue d’obscurité avant que le développement floral puisse commencer. La lumière nocturne naturelle, comme le clair de lune ou les éclairs, n’est pas d’une luminosité ou d’une durée suffisante pour interrompre la floraison.
En général, les plantes à jours courts (c’est-à-dire à nuits longues) fleurissent lorsque les jours raccourcissent (et que les nuits s’allongent) après le 21 juin dans l’hémisphère nord, ce qui correspond à l’été ou à l’automne. La durée de la période d’obscurité nécessaire pour induire la floraison diffère selon les espèces et les variétés d’une espèce.
Le photopériodisme affecte la floraison en incitant la pousse à produire des bourgeons floraux au lieu de feuilles et de bourgeons latéraux.
Certaines plantes facultatives de jours courts sont :
- Kenaf ( Hibiscus cannabinus)
- Marijuana (Cannabis)
- Coton (Gossypium)
- Riz (Oryza)
- Jowar (Sorghum bicolor)
- Gram vert (haricot mungo, Vigna radiata)
- Soja (Glycine max)
Plantes à jour neutreModifier
Les plantes à jour neutre, telles que les concombres, les roses, les tomates et les Ruderalis (cannabis à autofloraison) n’initient pas la floraison en fonction du photopériodisme. Au lieu de cela, elles peuvent initier la floraison après avoir atteint un certain stade de développement global ou un certain âge, ou en réponse à d’autres stimuli environnementaux, tels que la vernalisation (une période de basse température).