非24小时光周期对生菜生长的影响

TakanobuHIGASHI

几乎所有的生物体都具有内源生物钟，可以产生周期为24 h的生理节律。这种生理节律与外部环境相协调，可对生物体的多种生理过程进行管理。对于动物来说，这种生理节奏由大脑中的内源生物钟产生，当生理节奏需要与不同时区重新同步时，就会产生时差感。与此相反，植物的生物钟功能在细胞水平运行并互相作用，从而使植物组织、器官以及整个植物体产生生理节律。植物的生理节律可管理植物基因表达的时间，如光合作用基因在从早上到中午期间、糖分转移基因在从黄昏到深夜期间、以及控制芳香物质生成基因在从深夜到早上期间的表达高峰。

生物钟包含输入路径、核心振荡器和输出途径三个部分。输入途径可以将环境的昼夜节律和其他外部刺激传递到核心振荡器。核心振荡器可产生24 h的周期节律。输出路径可以将核心振荡器产生的周期节律输出，从而控制植物各种各样的生理活动。生理节奏的相干共振（CR）是生物钟对植物生理节奏管理过程中的一个关键要素。CR可以使植物生理节律的周期与外部的昼夜节律相匹配，从而使得作物地上部重量得以最大化。根据研究，当外部环境的昼夜节律延长或缩短4 h，植物的生长速度可减缓50%。该现象表明生物钟可以影响植物生长，在生产中可以通过调控植物生物钟来促进植物生长。但目前上述研究成果还没有在农业生产上进行应用。

生菜是植物工厂中最主要的栽培作物之一。……