Biyolojik Saatler ve Mevsimsel Yanıtlar

Çoğu bitkinin çiçek açması mevsimsel değişikliklerle senkronize edilir ve bitkilerin optimal koşullarda çimlenmesine izin verir. Bitkiler zamanı ve mevsimsel değişiklikleri nasıl algılar? Biyolojik saatler olarak adlandırılan dahili zaman tutucular, değişen ışık seviyeleri gibi çevresel varyasyonları algılar. Biyolojik saatler, bitkilerin günlük 24 saatlik davranış döngülerini düzenli olarak sirkadiyen ritimleri takip etmesini sağlar. Bitkiler ayrıca mevsimsel değişikliklere yanıt vermek için biyolojik saatler kullanırlar. Bitkilerin değişen mevsimlere tepki verdikleri mekanizmalardan biri fitokrom sistemidir. Fitokromlar ışığa duyarlı reseptörlerdir. Bitkilerdeki birçok işlevlerinden biri, değişen mevsimleri tespit etmektir. Fitokromlar bunu gün uzunluğunu veya fotoperiyodunu ölçerek yapar. Fitokromların fotoperiyodizmi, fotoperiyuma biyolojik tepkileri düzenleme yeteneği, birbirine dönüştürülebilir iki form – inaktif Pr ve aktif Pfr arasındaki ışıkla uyarılan geçişlerine bağlıdır. Fitokromlar karanlıkta, aktif olmayan Pr formlarında, bitki sitoplazması içinde sentezlenir. Gün boyunca Pr, güneş ışığından kırmızı ışığı emer ve hızla biyolojik olarak aktif Pfr formuna dönüşür. Pfr sitoplazmik molekülleri aktive edebilir veya çekirdeğe translokasyon yapabilir ve gen ekspresyonunu düzenleyebilir. Geceleri, Pfr’nin Pr’a yavaş karanlık dönüşü veya Pfr’nin enzimler tarafından yok edilmesi nedeniyle bitki hücrelerindeki Pfr seviyeleri düşer. Kışın uzun gecelerinde, bitki hücrelerindeki Pfr seviyeleri güneş doğarken tamamen düşebilir. İlkbaharda olduğu gibi geceler daha kısaysa, güneş doğarken önemli miktarda Pfr kalabilir. Şafak vakti Pr / Pfr oranı bitkilerin gündüz-gece döngüsünün uzunluğunu belirlemesine izin verir. Pfr seviyeleri mevsimlerle dalgalandığından, daha yüksek Pfr seviyeleri, uzun günlerde mevsimlerde çiçek açan bitkileri aktive edebilirken, kısa günlerde çiçek açan bitkileri etkinleştirmek için daha düşük Pfr seviyeleri gereklidir. Fitokrom sistemi ve biyolojik saat arasındaki etkileşimler, bitkilerin yıl boyunca gece ve günlerin nispi uzunluklarını ölçmelerini ve faaliyetlerini mevsimlerle senkronize etmelerini sağlar.