Veel bloeiende planten (angiospermen) gebruiken een fotoreceptoreiwit, zoals fytochroom of cryptochroom, om seizoensgebonden veranderingen in de nachtlengte, of fotoperiode, waar te nemen, die zij opvatten als signalen om te gaan bloeien. In een verdere onderverdeling hebben obligate fotoperiodieke planten absoluut een lang of kort genoeg durende nacht nodig om te kunnen bloeien, terwijl facultatieve fotoperiodieke planten meer kans hebben om onder één voorwaarde te bloeien.
Phytochroom komt in twee vormen voor: Pr en Pfr. Rood licht (dat overdag aanwezig is) zet fytochroom om in zijn actieve vorm (pfr). Dit zet de plant vervolgens aan tot groei. In de schaduw of in het donker is dan weer verrood licht aanwezig en dit zet fytochroom om van pfr in pr. Pr is de inactieve vorm van fytochroom en zal geen plantengroei mogelijk maken. Dit systeem van omzetting van Pfr in Pr stelt de plant in staat aan te geven wanneer het nacht is en wanneer het dag is. Pfr kan ook weer in Pr worden omgezet door een proces dat bekend staat als “dark reversion”, waarbij lange perioden van duisternis de omzetting van Pfr teweegbrengen. Dit is belangrijk voor de bloei van planten. Experimenten van Halliday et al. toonden aan dat manipulaties van de verhouding tussen rood en verrood in Arabidopsis de bloei kunnen veranderen. Zij ontdekten dat planten later bloeien wanneer zij aan meer rood licht worden blootgesteld, wat bewijst dat rood licht de bloei afremt. Andere experimenten hebben dit bewezen door planten midden in de nacht aan extra rood licht bloot te stellen. Een korte-dagplant zal niet bloeien als het licht midden in de nacht een paar minuten wordt aangezet, terwijl een lange-dagplant wel kan bloeien als hij midden in de nacht aan meer rood licht wordt blootgesteld.
Cryptochromen zijn een ander type fotoreceptor dat belangrijk is in het fotoperiodisme. Cryptochromen absorberen blauw licht en UV-A. Cryptochromen stemmen de circadiane klok af op licht. Men heeft ontdekt dat de overvloed aan zowel cryptochromen als fytochromen afhankelijk is van het licht en dat de hoeveelheid cryptochromen kan veranderen naar gelang van de daglengte. Dit toont aan hoe belangrijk beide fotoreceptoren zijn bij het bepalen van de daglengte.
In 1920 publiceerden W.W. Garner en H.A. Allard hun ontdekkingen over fotoperiodisme en meenden dat de lengte van het daglicht van doorslaggevend belang was, maar later werd ontdekt dat de lengte van de nacht de bepalende factor was. Fotoperiodieke bloeiende planten worden ingedeeld als lange-dagplanten of korte-dagplanten, ook al is de nacht de kritische factor, vanwege het aanvankelijke misverstand over het feit dat het daglicht de bepalende factor is. Naast de lange- en de korte-dagplanten zijn er planten die in de categorie “tweedaglengte” vallen. Deze planten zijn ofwel lang-kortedagplanten (LSDP) ofwel kort-langedagplanten (SLDP). LSDP’s bloeien na een reeks van lange dagen gevolgd door korte dagen, terwijl SLDP’s bloeien na een reeks van korte dagen gevolgd door lange dagen. Elke plant heeft een verschillende lengte kritische fotoperiode, of kritische nachtlengte.
Moderne biologen geloven dat het samenvallen van de actieve vormen van fytochroom of cryptochroom, aangemaakt door licht overdag, met de ritmen van de circadiane klok, planten in staat stelt de lengte van de nacht te meten. Behalve de bloei omvat fotoperiodisme bij planten ook de groei van stengels of wortels tijdens bepaalde seizoenen en het verlies van bladeren. Kunstmatige verlichting kan worden gebruikt om extra lange dagen te induceren.
Lange-dag plantenEdit
Lange-dag planten bloeien wanneer de nachtlengte onder hun kritische fotoperiode valt. Deze planten bloeien meestal in het late voorjaar of de vroege zomer als de dagen langer worden. Op het noordelijk halfrond valt de langste dag van het jaar (zomerzonnewende) op of rond 21 juni. Daarna worden de dagen korter (d.w.z. de nachten langer) tot 21 december (de winterzonnewende). Op het zuidelijk halfrond is deze situatie omgekeerd (d.w.z, de langste dag is 21 december en de kortste dag is 21 juni).
Enkele lange-dag obligate planten zijn:
- Anjer (Dianthus)
- Henbane (Hyoscyamus)
- Haver (Avena)
Enkele lange-dag facultatieve planten zijn:
- Erwt (Pisum sativum)
- Gerst (Hordeum vulgare)
- Sla (Lactuca sativa)
- Tarwe (Triticum aestivum)
KortedagplantenEdit
Kortedagplanten bloeien wanneer de nachtlengte hun kritische fotoperiode overschrijdt. Zij kunnen niet bloeien bij korte nachten of als er gedurende de nacht gedurende enkele minuten een puls kunstlicht op de plant wordt geschenen; zij hebben een ononderbroken periode van duisternis nodig voordat de bloemontwikkeling kan beginnen. Natuurlijk nachtelijk licht, zoals maanlicht of bliksem, is niet van voldoende helderheid of duur om de bloei te onderbreken.
In het algemeen bloeien kortedagplanten (d.w.z. langedagplanten) naarmate de dagen korter worden (en de nachten langer) na 21 juni op het noordelijk halfrond, dat is tijdens de zomer of de herfst. De lengte van de donkerperiode die nodig is om de bloei te induceren, verschilt per soort en per variëteit.
Fotoperiodisme beïnvloedt de bloei doordat het de scheut aanzet tot de productie van bloemknoppen in plaats van bladeren en zijknoppen.
Sommige korte-dag facultatieve planten zijn:
- Kenaf ( Hibiscus cannabinus)
- Marihuana (Cannabis)
- Katoen (Gossypium)
- Rijst (Oryza)
- Jowar (Sorghum bicolor)
- Groene gram (Mung bean, Vigna radiata)
- Sojabonen (Glycine max)
Dagneutrale plantenEdit
Dagneutrale planten, zoals komkommers, rozen, tomaten, en Ruderalis (autoflowering cannabis) beginnen niet te bloeien op basis van fotoperiodiciteit. In plaats daarvan kunnen ze gaan bloeien nadat ze een bepaald algemeen ontwikkelingsstadium of een bepaalde leeftijd hebben bereikt, of als reactie op alternatieve omgevingsstimuli, zoals vernalisatie (een periode van lage temperatuur).