KONTROLL AV PLANTEMORFOLOGI VED HJELP AV TEMPERATUR OG UV-LYS

Transkript

1 KONTROLL AV PLANTEMORFOLOGI VED HJELP AV TEMPERATUR OG UV-LYS Jorunn E. Olsen Institutt for plante og miljøvitenskap, Universitetet for miljø- og biovitenskap Micael Wendell, Amsalu G Roro, Deepak Mahat, Jon Anders Stavang, Staffan Bengtson, Leiv Mortensen, Hans Ragnar Gislerød, Knut Asbjørn Solhaug, Sissel Torre

2 DYNAMISK KLIMASTYRING KONTROLL AV STREKNINGSVEKST Energisparing ved bruk av dynamisk klimastyring i delvis lukkede veksthussystemer der temperaturen i stor grad følger utetemperaturen Høy temperatur kan stimulere strekningsveksten i uønsket grad Kan en viss kjøling i varme perioder være aktuelt for å kontrollere strekningsvekst? Andre aktuelle faktorer for kontroll av strekningsvekst: lyskvalitet, UV-B 2

3 TEMPERATURKONTROLL AV STREKNINGSVEKST Planter reagerer ulikt på temperatur i dag- og nattfasen = Termoperiodisme (Went 1944) Hvordan påvirkes strekningsveksten av temperatur ulike tider på døgnet? Hvordan virker temperaturen sammen med lyskvalitet og UV-B? Hva er de bakenforliggende mekanismene for respons på temperatur ndg. strekningsvekst? 3

4 Plantehøyde (cm) NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES EFFEKT AV TEMPERATURDROPP PÅ ULIKE TIDSPUNKT PÅ STREKNINGSVEKST I POINSETTIA Star Light 5 Lilo Kontroll 19ºC 19ºC 13ºC Start av 2 timers temperaturdropp 10 t daglengde (8-18), naturlig lys (sept Ås ) + tilleggslys 35 µmol m -2 s -1 (HPS) Moe et al.1992 Acta Hort 4

5 Internodielengde (mm) NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES EFFEKT AV TEMPERATURDROPP PÅ ULIKE TIDSPUNKT PÅ STREKNINGSVEKST I BEGONIA Start av 2 t temperaturdropp (i mørke) Begonia x hiemalis Aphrodite Pink 10 t daglengde ( ), 55 μmol m -2 s -1 (HPS), 18ºC 12ºC Grindal & Moe 1994 Scientia Hort 5

6 EFFEKT AV TEMPERATURDROPP PÅ ULIKE TIDSPUNKT PÅ STREKNINGSVEKST HOS SPIRER AV VÅRSKRINNEBLOM Dag Natt 24ºC 12ºC, start (1) ved lys på 12 t daglengde (vekstkammere) Vårskrinneblom (Arabidopsis thaliana) Modellplante i plantebiologien: Langdagsplante 6

7 EFFEKT AV TEMPERATURDROPP MIDT PÅ DAGEN OG MIDT PÅ NATTEN I ERT a b a 21ºC 13ºC (4 timer dropp, 15 dager) 12 t daglengde (vekstkammere) Ert (Pisum sativum) (Konstant Temperatur) 7

8 Plantehøyde (cm) EFFEKT AV TEMPERATURDROPP PÅ ULIKE TIDSPUNKT PÅ STREKNINGSVEKST I CAMPANULA ISOPHYLLA Dagforlengelse Nattavbrudd b Kontroll 19.5ºC (gjennomsnitt) 35 ab 32 21ºC 15ºC: 5 t fra morgen a 29 21ºC 15ºC: 5 t fra midt på dag b b 20 b a 17 c 14 a a b a Hvit Rødt : mørkerødt- forhold dagforlengelse/nattavbrudd 10 t naturlig lys, 14 t dagforlengelse (2-3 µmol m -2 s -1 ) 10 t naturlig lys, 5 t mørke, 4 t nattavbrudd (2-3 µmol m -2 s -1 ) 5 t mørke

9 GA 1 -nivå (ng g -1 FV) Relativ genaktivitet) NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES GA-INAKTIVERING STIMULERES AV TEMPERATUR- DROPP I LYS, IKKE I MØRKE C 09:00-21:00 21 C GA2ox2 21 C 13 C 21:00-09:00 21 C 21 C 21 C 21 C 21 C 21 C 13 C 13 C GA2ox2 GA 19 GA Control 21 C 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 Aktivt GA2ox2 GA 1 Temperaturdropp 6 4 Inaktivt GA :00 15:00 16:00 17:00 18:00 Stavang et al Tid (t) 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 Kontroll Dropp Ert (Pisum sativum) 9

10 RESPONS PÅ LYS OG TEMPERATURDROPP OM DAGEN ER TO SIDER AV SAMME SAK Fotomorfogeneseproteinet HY5 tilstede i lys, men ikke i mørke, stimulerer gibberellin-inaktivering og derved lavere vekstrate i lys enn i mørke (ved samme temperatur) Mutant uten HY5 reagerer lite på temperatursenking Vårskrinneblom (Arabidopsis thaliana) 10

11 Strekningsvekst (cm) Strekningsvekst (cm) NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES RESPONS PÅ LYS OG TEMPERATURDROPP OM DAGEN ER TO SIDER AV SAMME SAK Normale planter HY5-mutant Negativ DIF Positiv DIF Ingen DIF Tid (dager) Tid (dager) Ert (Pisum sativum) 11

12 Strekningsvekst (cm) NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES EFFEKT AV UV-B OG TEMPERATURDROPP PÅ STREKNINGSVEKST I ERT 20 C 20 C +UV-B 21 C 13 C 21 C 13 C +UV-B (40% ) Tid (dager) 12 h daglengde, Behandlinger: 6 t midt i lysperioden UV-B: 0.3 W m -2 (dose som ikke gir skade) 20 C 20 C UVB C UVB C 12

13 EFFEKT AV UV-A/UV-B PÅ UTPLANTNINGSPLANTER UV-A/UV-B-transmitterende vekthusmateriale Petunia x hybrida Polyethylene F-Clean Polyethylene Lobelia F-Clean April-Mai, 22-28ºC, Naturlig lys Mer kllorofyll, mer intens blomsterfarge Høyde (cm) FV (g) Bladareal (cm 2 ) Høyde (cm) FW (g) Antall blomster Polyetylen 14.5 b 51.0 b 751 a F-Clean 12.9 a 42.5 a 670 a Polyetylen 16.6 b 14.5 a 25.0 b F-Clean 14.6 a 17.2 a 33.6 a Torre et al Acta Hort 13

14 Gibberellin-nivå (ng g -1 FV) Gibberellin-nivå (ng g -1 FV) NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES GIBBERELLIN-INAKTIVERING STIMULERES AV UV-B Skuddspisser av ert GA 1 GA 8 GA 8 /GA 1 Behandlinger

15 KONKLUSJONER Temperaturdropp ser ut til å redusere strekningsvekst mest effektivt midt på dagen, men responsen kan påvirkes av daglengde og lyskvalitet UV-B reduserer strekningsveksten og effekten øker ved temperaturdropp Redusert strekningsvekst i respons på lys og temperaturdropp er to sider av samme sak: Begge reduserer mengden av strekningsveksthormonet gibberellin ved å øke inaktiveringen Økt gibberellin-inaktivering skyldes at mengden av fotomorfogeneproteinet HY5 øker når lyset kommer på og ved temperaturdropp i lysperioden. UV-B reduserer gibberellin-innholdet ved å øke inaktiveringen 15