Fotoperiodismo - Photoperiodism

El fotoperiodismo es la reacción fisiológica de los organismos a lo largo de la noche o un período de oscuridad. Ocurre en plantas , animales y fructificación. El fotoperiodismo también se puede definir como las respuestas de desarrollo de las plantas a la duración relativa de los períodos de luz y oscuridad. Se clasifican en tres grupos según los fotoperíodos: plantas de día corto, plantas de día largo y plantas de día neutro.

Plantas

Pr se convierte en Pfr durante el día y Pfr vuelve lentamente a Pr durante la noche. Cuando las noches son cortas, queda una cantidad excesiva de Pfr durante el día y durante las noches largas, la mayor parte de la Pfr se revierte a Pr.

Muchas plantas con flores (angiospermas) usan una proteína fotorreceptora , como el fitocromo o el criptocromo , para detectar los cambios estacionales en la duración de la noche o el fotoperíodo, que toman como señales para florecer. En una subdivisión adicional, las plantas fotoperiódicas obligatorias requieren absolutamente una noche lo suficientemente larga o corta antes de la floración, mientras que las plantas fotoperiódicas facultativas tienen más probabilidades de florecer bajo una condición.

El fitocromo se presenta en dos formas: P r y P fr . La luz roja (que está presente durante el día) convierte el fitocromo en su forma activa (pfr). Esto luego hace que la planta crezca. A su vez, la luz roja lejana está presente en la sombra o en la oscuridad y esto convierte el fitocromo de pfr en pr. P r es la forma inactiva de fitocromo y no permitirá el crecimiento de las plantas. Este sistema de conversión de P fr a P r permite que la planta detecte cuándo es de noche y cuándo es de día. P fr también se puede convertir de nuevo a P r mediante un proceso conocido como reversión a la oscuridad, donde largos períodos de oscuridad desencadenan la conversión de P fr . Esto es importante en lo que respecta a la floración de las plantas. Los experimentos de Halliday et al. mostró que las manipulaciones de la proporción de rojo a rojo lejano en Arabidopsis pueden alterar la floración. Descubrieron que las plantas tienden a florecer más tarde cuando se exponen a más luz roja, lo que demuestra que la luz roja inhibe la floración. Otros experimentos han demostrado esto al exponer las plantas a una luz roja adicional en medio de la noche. Una planta de día corto no florecerá si se enciende la luz durante unos minutos en medio de la noche y una planta de día largo puede florecer si se expone a más luz roja en medio de la noche.

Los criptocromos son otro tipo de fotorreceptor que es importante en el fotoperiodismo. Los criptocromos absorben la luz azul y los rayos UV-A. Los criptocromos arrastran el reloj circadiano a la luz. Se ha descubierto que la abundancia de criptocromos y fitocromos depende de la luz y la cantidad de criptocromo puede cambiar según la duración del día. Esto muestra la importancia de ambos fotorreceptores en lo que respecta a determinar la duración del día.

En 1920, WW Garner y HA Allard publicaron sus descubrimientos sobre el fotoperiodismo y consideraron que la duración de la luz del día era fundamental, pero más tarde se descubrió que la duración de la noche era el factor determinante. Las plantas con flores fotoperiódicas se clasifican como plantas de día largo o de día corto, aunque la noche es el factor crítico debido al malentendido inicial acerca de que la luz del día es el factor de control. Junto con las plantas de día largo y las plantas de día corto, hay plantas que caen en una "categoría de duración de dos días". Estas plantas son plantas de días largos y cortos (LSDP) o plantas de días cortos y largos (SLDP). Los LSDP florecen después de una serie de días largos seguidos de días cortos, mientras que los SLDP florecen después de una serie de días cortos seguidos de días largos. Cada planta tiene un fotoperíodo crítico de duración diferente o una duración de noche crítica.

Los biólogos modernos creen que es la coincidencia de las formas activas de fitocromo o criptocromo, creado por la luz durante el día, con los ritmos del reloj circadiano lo que permite a las plantas medir la duración de la noche. Aparte de la floración, el fotoperiodismo en las plantas incluye el crecimiento de tallos o raíces durante ciertas estaciones y la pérdida de hojas. La iluminación artificial se puede utilizar para inducir días extralargos.

Plantas de día largo

Las plantas de día largo florecen cuando la duración de la noche cae por debajo de su fotoperíodo crítico. Estas plantas suelen florecer a finales de la primavera o principios del verano a medida que los días se alargan. En el hemisferio norte, el día más largo del año (solsticio de verano) es el 21 de junio o alrededor de esa fecha. Después de esa fecha, los días se acortan (es decir, las noches se alargan) hasta el 21 de diciembre (solsticio de invierno). Esta situación se invierte en el hemisferio sur (es decir, el día más largo es el 21 de diciembre y el día más corto es el 21 de junio).

Algunas plantas obligadas de días largos son:

Algunas plantas facultativas de días largos son:

Plantas de día corto

Las plantas de día corto florecen cuando la duración de la noche excede su fotoperíodo crítico. No pueden florecer en noches cortas o si se ilumina la planta con un pulso de luz artificial durante varios minutos durante la noche; requieren un período continuo de oscuridad antes de que pueda comenzar el desarrollo floral. La luz natural nocturna, como la luz de la luna o los relámpagos, no tiene suficiente brillo o duración para interrumpir la floración.

En general, las plantas de día corto (es decir, de noche larga) florecen a medida que los días se acortan (y las noches se alargan) después del 21 de junio en el hemisferio norte, que es durante el verano o el otoño. La duración del período de oscuridad necesaria para inducir la floración difiere entre especies y variedades de una especie.

El fotoperiodismo afecta la floración al inducir al brote a producir botones florales en lugar de hojas y brotes laterales.

Algunas plantas facultativas de días cortos son:

Plantas de día neutro

Las plantas de día neutro, como pepinos , rosas , tomates y Ruderalis ( cannabis autofloreciente ) no inician la floración basándose en el fotoperiodismo. En cambio, pueden iniciar la floración después de alcanzar una determinada etapa de desarrollo general o edad, o en respuesta a estímulos ambientales alternativos, como la vernalización (un período de baja temperatura).

Animal

La duración del día, y por lo tanto el conocimiento de la estación del año, es vital para muchos animales. Varios cambios biológicos y de comportamiento dependen de este conocimiento. Junto con los cambios de temperatura, el fotoperíodo provoca cambios en el color del pelaje y las plumas, migración, entrada en hibernación , comportamiento sexual e incluso el cambio de tamaño de los órganos sexuales.

La frecuencia del canto de aves como el canario depende del fotoperiodo. En la primavera, cuando aumenta el fotoperíodo (más luz del día), los testículos del canario macho crecen. A medida que los testículos crecen, se secretan más andrógenos y aumenta la frecuencia de las canciones. Durante el otoño, cuando el fotoperíodo disminuye (menos luz del día), los testículos del canario macho retroceden y los niveles de andrógenos caen drásticamente, lo que resulta en una disminución de la frecuencia de canto. No solo la frecuencia de canto depende del fotoperíodo, sino que también lo es el repertorio de canciones. El largo fotoperiodo de la primavera da como resultado un mayor repertorio de canciones. El fotoperíodo más corto de otoño da como resultado una reducción en el repertorio de canciones. Estos cambios en el fotoperíodo de comportamiento en los canarios machos son causados ​​por cambios en el centro del canto del cerebro. A medida que aumenta el fotoperíodo, el centro vocal alto (HVC) y el núcleo robusto del archistriatum (RA) aumentan de tamaño. Cuando el fotoperiodo disminuye, estas áreas del cerebro retroceden.

En los mamíferos, la duración del día se registra en el núcleo supraquiasmático (SCN), que está informado por las células ganglionares sensibles a la luz de la retina , que no participan en la visión. La información viaja a través del tracto retinohipotalámico (RHT). Algunos mamíferos son altamente estacionales, mientras que se cree en gran medida que la estacionalidad de los humanos es un bagaje evolutivo .

Ver también

Referencias

Otras lecturas

  • DE Fosket, Crecimiento y desarrollo de plantas, un enfoque molecular. Academic Press, San Diego, 1994, pág. 495.
  • B. Thomas y D. Vince-Prue, Fotoperiodismo en plantas (2ª ed.). Prensa académica, 1997