李森科(T.Д。лысенко),蘇聯遺傳學家,提出了冬季品種可以通過冷處理轉化為春季或夏季品種的理論。這種說法是不恰當的,因為低溫處理並沒有改變遺傳性質。後來這個詞壹般被解釋為:低溫(包括人工和自然低溫)誘導或促進植物開花。所有需要低溫誘導或促進開花的植物在營養生長期都能做到,但不是所有植物在種子萌發期都能做到。壹般來說,能萌發種子的冬小麥需要低溫,即低溫能促進開花,不春化就會延遲其開花。只能在營養生長期進行,幼苗必須達到壹定的最小體積才能感受到低溫,比如芹菜,它對低溫的需要是特定的或者絕對的。胚是種子萌發時感受低溫的部位,莖尖是營養生長期感受低溫的部位。
溫度要求對於大多數需要低溫才能開花的植物來說,1 ~ 2℃是最有效的春化溫度,但只要低溫持續的時間足夠長,-1 ~-9℃是有效的。
其他條件除了低溫,春化還需要氧、水和糖(呼吸作用的底物)。幹種子不能接受春化,春化時種子的含水量壹般需要在40%以上。體外胚胎只有在氧、水和糖的條件下才能對春化反應。
春化和光周期二年生植物的許多花需要春化和長日照。在壹些植物中,春化和光周期可以相互影響或替代。如果甜菜要求春化和長日照,長日照下可提高春化有效溫度上限;在連續光照下,12 ~ 15℃也能開花。另壹方面,如果春化時間延長,也可以在短日內成花。即春化和長日照可以相互替代。菠菜這種開花不需要低溫的長日照植物,經過低溫處理後也能在短日內開花。
可逆春化在完全過去之前,可以通過高溫(25 ~ 40℃)處理來釋放,稱為脫春化。脫春種子可以再次春化。有些植物春化前的熱處理會降低其後期感受低溫的能力,這種現象稱為反春化或預春化。
嚴格程度許多兩年生植物(如甜菜、蘿蔔、胡蘿蔔、仙人球等。)壹定要低溫保存壹定的天數才能變成花,否則會壹直處於營養狀態。然而,許多壹年生植物的低溫要求並不是絕對的。例如,黑麥的濕種子在幾周的低溫處理後開花。不經低溫處理也能開花,但開花時間延長至14周後。
響應時間因植物種類而異。冬小麥在胚胎期就對低溫有反應,而仙女要到植株長到壹定大小才能有反應。
機制1939 G. Maelchers提出植物春化後可能產生壹種傳遞春化狀態的物質,稱為春化素。然而,vernicillin的提取和分離壹直不成功。
春化過程中,感受低溫部位的分生組織中RNA和蛋白質含量增加,代謝也隨之發生變化。春化效應也可以通過細胞分裂傳遞給子細胞。赤黴素處理可以使許多冬季壹年生和二年生植物(如神仙、胡蘿蔔、卷心菜、蘿蔔等。)不低溫抽薹成花。菊花、延齡草等植物在春化後赤黴素含量增加。此外,用赤黴素生物合成抑制劑處理植物將抑制春化作用。這些現象表明赤黴素在春化過程中起作用。但其他植物的情況則相反,很難做出統壹的解釋。
[編輯本段]春化的條件
(1)壹定低溫和壹定持續時間
低溫是春化的主導因素。通常春化溫度為0~15℃,需要持續壹定時間。不同的作物需要不同的春化作用,如冬小麥、蘿蔔、油菜為0~5℃,春小麥為5~15℃。壹般來說,春化所需溫度越低,所需時間越長。例如,我國北緯33°以北的冬小麥需要36~51天的0~7℃低溫,而北緯33°以南的品種在0 ~ 12℃12 ~ 26天即可通過春化。冬季壹年生植物(如冬小麥)相對需要低溫。壹般可以通過適當減少或延長春化時間來縮短種子萌發到開花的時間。不經歷低溫就會延遲開花,而有些二年生植物對低溫有絕對要求,不經歷低溫就不能開花,比如甜菜。
(2)水分
如果植物以發芽種子的形式通過春化,就需要壹定的水分含量。比如冬小麥發芽種子的含水量低於40%,就不能通過春化。幹種子對低溫沒有反應,所以植物不能以幹種子的形式通過春化。
(3)氧氣
充足的氧氣是出芽種子通過春化的必要條件。缺氧條件下,即使水分充足,出芽的種子也過不了春化。這說明春化與有氧呼吸有關,即低溫誘導花原基形成需要有氧呼吸。
(4)營養素
春化需要充足的養分。如果去除冬小麥種子的胚,可以通過在含蔗糖的培養基上培養胚來使其春化。反之,如果培養基中沒有蔗糖,就不能春化。
[編輯此段]春化的農業意義
春化需求是植物開花對低溫的反應,是影響植物物候和地理分布的重要因素。引種時應註意對引種植物種或品種的春化要求。種子春化處理可在春季播種冬小麥品種,在冬小麥困難的北方寒冷地區具有應用價值。對於開花對品質不利的洋蔥,冬季儲存的鱗莖在春季種植前應進行高溫處理,以降低其感受低溫的能力,這可以防止其在生長期通過春化開花,從而獲得更大的鱗莖。