Néhány virágzó növény (angiospermák) egy fotoreceptor fehérjét, például a fitokrómot vagy kriptokrómot használja az éjszakai hossz vagy fotoperiódus szezonális változásainak érzékelésére, amit a virágzás jeleként vesznek. Egy további felosztás szerint az obligát fotoperiodikus növényeknek feltétlenül szükségük van elég hosszú vagy elég rövid éjszakára a virágzás előtt, míg a fakultatív fotoperiodikus növények inkább egy feltétel mellett virágoznak.
A fitokrómnak két formája van: Pr és Pfr. A vörös fény (amely napközben van jelen) a fitokrómot aktív formájává (pfr) alakítja át. Ez aztán növekedésre készteti a növényt. Az árnyékban vagy sötétben jelen lévő távoli vörös fény viszont a fitokrómot pfr-ből pr-vé alakítja át. A pr a fitokróm inaktív formája, és nem teszi lehetővé a növény növekedését. A Pfr-ból Pr-vé történő átalakulás rendszere lehetővé teszi a növény számára, hogy érzékelje, mikor van éjszaka és mikor van nappal. A Pfr vissza is alakulhat Pr-vé a sötét visszafordulás néven ismert folyamat révén, amikor a hosszú ideig tartó sötétség a Pfr átalakulását váltja ki. Ez a növény virágzása szempontjából fontos. A Halliday és munkatársai által végzett kísérletek kimutatták, hogy az Arabidopsisban a vörös és a távoli vörös arányának manipulálása megváltoztathatja a virágzást. Felfedezték, hogy a növények hajlamosak később virágozni, ha több vörös fénynek vannak kitéve, ami azt bizonyítja, hogy a vörös fény gátolja a virágzást. Más kísérletek ezt úgy bizonyították, hogy a növényeket az éjszaka közepén extra vörös fénynek tették ki. Egy rövidnapos növény nem fog virágozni, ha az éjszaka közepén néhány percre bekapcsolják a fényt, egy hosszúnapos növény pedig virágozni tud, ha az éjszaka közepén több vörös fénynek van kitéve.
A kriptokrómok a fotoreceptorok egy másik típusa, amely fontos a fotoperiodizmusban. A kriptokrómok elnyelik a kék fényt és az UV-A-t. A kriptokrómok a cirkadián órát a fényhez igazítják. Kiderült, hogy mind a kriptokrómok, mind a fitokrómok mennyisége függ a fénytől, és a kriptokrómok mennyisége a naphossz függvényében változhat. Ez azt mutatja, hogy mindkét fotoreceptor mennyire fontos a naphossz meghatározásában.
1920-ban W. W. Garner és H. A. Allard közzétették a fotoperiodizmusra vonatkozó felfedezéseiket, és úgy vélték, hogy a nappali fény hossza a döntő, de később kiderült, hogy az éjszaka hossza az irányító tényező. A fotoperiodikus virágzó növényeket a hosszúnapos vagy a rövidnapos növények közé sorolják, annak ellenére, hogy az éjszaka a kritikus tényező, mert kezdetben félreértették, hogy a nappali fény a meghatározó tényező. A hosszúnapos és a rövidnapos növények mellett vannak olyan növények is, amelyek a “kétnapos növények” kategóriájába tartoznak. Ezek a növények vagy hosszú-rövidnapos növények (LSDP) vagy rövid-hosszúnapos növények (SLDP). Az LSDP-k hosszú napok és rövid napok sorozatát követően virágoznak, míg az SLDP-k rövid napok és hosszú napok sorozatát követően virágoznak. Mindegyik növénynek különböző hosszúságú kritikus fotoperiódusa vagy kritikus éjszakai hossza van.
A modern biológusok úgy vélik, hogy a nappali fény által létrehozott fitokróm vagy kriptokróm aktív formáinak és a cirkadián óra ritmusának egybeesése teszi lehetővé a növények számára az éjszaka hosszának mérését. A virágzáson kívül a növények fotoperiodizmusa magában foglalja a szárak vagy gyökerek növekedését bizonyos évszakokban és a levelek elvesztését. Mesterséges megvilágítással extra hosszú nappalok idézhetők elő.
Hosszúnapos növényekSzerkesztés
A hosszúnapos növények akkor virágoznak, amikor az éjszaka hossza a kritikus fotoperiódusuk alá csökken. Ezek a növények általában késő tavasszal vagy kora nyáron virágoznak, amikor a nappalok hosszabbodnak. Az északi féltekén az év leghosszabb napja (nyári napforduló) június 21-én vagy környékén van. Ezt követően december 21-ig (a téli napfordulóig) a nappalok rövidülnek (azaz az éjszakák hosszabbodnak). Ez a helyzet a déli féltekén fordított (azaz, a leghosszabb nap december 21-én van, a legrövidebb pedig június 21-én).
Egyes hosszúnapos obligát növények:
- szegfű (Dianthus)
- tyúkhúr (Hyoscyamus)
- zab (Avena)
Egyes hosszúnapos fakultatív növények:
- Borsó (Pisum sativum)
- Árpa (Hordeum vulgare)
- Saláta (Lactuca sativa)
- Búza (Triticum aestivum)
Rövidnapos növényekSzerkesztés
A rövidnapos növények akkor virágoznak, amikor az éjszakák hossza meghaladja a kritikus fotoperiódusukat. Nem tudnak virágozni rövid éjszakákon, vagy ha az éjszaka folyamán néhány percig mesterséges fényimpulzus világít a növényre; folyamatos sötétséget igényelnek a virágfejlődés megkezdéséhez. A természetes éjszakai fény, mint például a holdfény vagy a villámlás, nem elég fényes és nem elég hosszú ahhoz, hogy megszakítsa a virágzást.
A rövid nappalos (azaz hosszú éjszakás) növények általában akkor virágoznak, amikor az északi féltekén június 21-e után, azaz nyáron vagy ősszel a nappalok rövidülnek (és az éjszakák hosszabbodnak). A virágzás megindításához szükséges sötét időszak hossza fajonként és fajonként eltérő.
A fotoperiodizmus úgy befolyásolja a virágzást, hogy a hajtást a levelek és oldalrügyek helyett virágrügyek termelésére készteti.
A rövidnapos fakultatív növények közé tartoznak:
- Kenaf ( Hibiscus cannabinus)
- Marihuána (Cannabis)
- Gyapot (Gossypium)
- Rizs (Oryza)
- Jowar (Sorghum bicolor)
- Zöldgram (Mungóbab, Vigna radiata)
- Szójabab (Glycine max)
Nappali semleges növényekSzerkesztés
A nappali semleges növények, mint például az uborka, a rózsa, a paradicsom és a Ruderalis (autoflowering cannabis) nem a fotoperiodizmus alapján kezdik a virágzást. Ehelyett virágzást kezdeményezhetnek egy bizonyos általános fejlődési stádium vagy életkor elérése után, vagy alternatív környezeti ingerekre, például vernalizációra (alacsony hőmérsékletű időszak) adott válaszként.