Multe plante cu flori (angiosperme) folosesc o proteină fotoreceptoare, cum ar fi fitocromul sau criptocromul, pentru a simți schimbările sezoniere ale duratei nopții, sau fotoperioada, pe care le iau ca semnale pentru a înflori. Într-o altă subdiviziune, plantele fotoperiodice obligatorii au nevoie în mod absolut de o noapte suficient de lungă sau de scurtă înainte de a înflori, în timp ce plantele fotoperiodice facultative au mai multe șanse de a înflori în anumite condiții.
Fitocromul se prezintă sub două forme: Pr și Pfr. Lumina roșie (care este prezentă în timpul zilei) transformă fitocromul în forma sa activă (pfr). Aceasta declanșează apoi creșterea plantei. La rândul său, lumina roșie îndepărtată este prezentă la umbră sau în întuneric și aceasta transformă fitocromul din pfr în pr. Pr este forma inactivă a fitocromului și nu va permite creșterea plantei. Acest sistem de conversie a Pfr în Pr permite plantei să simtă când este noapte și când este zi. De asemenea, Pfr poate fi transformat din nou în Pr printr-un proces cunoscut sub numele de reversie în întuneric, în care perioadele lungi de întuneric declanșează transformarea Pfr. Acest lucru este important în ceea ce privește înflorirea plantelor. Experimentele efectuate de Halliday et al. au arătat că manipularea raportului dintre roșu și roșu îndepărtat la Arabidopsis poate modifica înflorirea. Aceștia au descoperit că plantele au tendința de a înflori mai târziu atunci când sunt expuse la mai multă lumină roșie, dovedind că lumina roșie inhibă înflorirea. Alte experimente au dovedit acest lucru expunând plantele la lumină roșie suplimentară în mijlocul nopții. O plantă de zi scurtă nu va înflori dacă lumina este aprinsă timp de câteva minute în mijlocul nopții, iar o plantă de zi lungă poate înflori dacă este expusă la mai multă lumină roșie în mijlocul nopții.
Criptocromii sunt un alt tip de fotoreceptor care este important în fotoperiodism. Criptocromii absorb lumina albastră și UV-A. Criptocromii antrenează ceasul circadian la lumină. S-a constatat că atât abundența criptocromului, cât și cea a fitocromului depind de lumină, iar cantitatea de criptocrom se poate modifica în funcție de lungimea zilei. Acest lucru arată cât de importanți sunt ambii fotoreceptori în ceea ce privește determinarea lungimii zilei.
În 1920, W. W. Garner și H. A. Allard și-au publicat descoperirile privind fotoperiodismul și au considerat că durata zilei era esențială, dar ulterior s-a descoperit că durata nopții era factorul de control. Plantele cu flori fotoperiodice sunt clasificate ca plante de zi lungă sau de zi scurtă, chiar dacă noaptea este factorul critic, din cauza neînțelegerii inițiale cu privire la faptul că lumina zilei este factorul de control. Pe lângă plantele de zi lungă și plantele de zi scurtă, există și plante care se încadrează într-o „categorie cu două lungimi de zi”. Aceste plante sunt fie plante cu zi lungă și zi scurtă (LSDP), fie plante cu zi scurtă și zi lungă (SLDP). LSDP-urile înfloresc după o serie de zile lungi urmate de zile scurte, în timp ce SLDP-urile înfloresc după o serie de zile scurte urmate de zile lungi. Fiecare plantă are o fotoperioadă critică de lungime diferită, sau lungimea critică a nopții.
Biologii moderni cred că coincidența formelor active ale fitocromului sau criptocromului, create de lumină în timpul zilei, cu ritmurile ceasului circadian este cea care permite plantelor să măsoare durata nopții. În afară de înflorire, fotoperiodismul la plante include creșterea tulpinilor sau a rădăcinilor în anumite anotimpuri și pierderea frunzelor. Iluminarea artificială poate fi folosită pentru a induce zile foarte lungi.
Plante de zi lungăEdit
Plantele de zi lungă înfloresc atunci când durata nopții scade sub fotoperioada lor critică. Aceste plante înfloresc de obicei la sfârșitul primăverii sau la începutul verii, când zilele devin mai lungi. În emisfera nordică, cea mai lungă zi din an (solstițiul de vară) este pe sau în jurul datei de 21 iunie. După această dată, zilele devin mai scurte (adică nopțile devin mai lungi) până la 21 decembrie (solstițiul de iarnă). Această situație este inversă în emisfera sudică (i.e., cea mai lungă zi este 21 decembrie, iar cea mai scurtă zi este 21 iunie).
Câteva plante obligate la zile lungi sunt:
- Garofița (Dianthus)
- Garofița (Hyoscyamus)
- Ovăzul (Avena)
Câteva plante facultative la zile lungi sunt:
- Mazăre (Pisum sativum)
- Orz (Hordeum vulgare)
- Salată verde (Lactuca sativa)
- Grâu (Triticum aestivum)
Plante de zi scurtăEdit
Plantele de zi scurtă înfloresc atunci când durata nopții depășește fotoperioada lor critică. Ele nu pot înflori în nopți scurte sau dacă un impuls de lumină artificială este îndreptat asupra plantei timp de câteva minute în timpul nopții; ele au nevoie de o perioadă continuă de întuneric înainte ca dezvoltarea florală să poată începe. Lumina naturală din timpul nopții, cum ar fi lumina lunii sau fulgerele, nu are o luminozitate sau o durată suficientă pentru a întrerupe înflorirea.
În general, plantele cu zile scurte (adică cu nopți lungi) înfloresc pe măsură ce zilele devin mai scurte (și nopțile devin mai lungi) după 21 iunie în emisfera nordică, adică în timpul verii sau toamnei. Durata perioadei de întuneric necesară pentru a induce înflorirea diferă în funcție de specie și de soiurile unei specii.
Fotoperiodismul afectează înflorirea prin inducerea lăstarului să producă muguri florali în loc de frunze și muguri laterali.
Câteva plante facultative de zile scurte sunt:
- Kenaf ( Hibiscus cannabinus)
- Marijuana (Cannabis)
- Bumbac (Gossypium)
- Orez (Oryza)
- Jowar (Sorghum bicolor)
- Green Gram (Fasole Mung, Vigna radiata)
- Soia (Glycine max)
Plante cu zi neutrăEdit
Plantele cu zi neutră, cum ar fi castraveții, trandafirii, roșiile și Ruderalis (canabis autoflorit) nu inițiază înflorirea pe baza fotoperiodismului. În schimb, ele pot iniția înflorirea după ce au atins un anumit stadiu general de dezvoltare sau o anumită vârstă, sau ca răspuns la stimuli alternativi de mediu, cum ar fi vernalizarea (o perioadă de temperatură scăzută).
.