高中生物競賽 9光形態(tài)建成課件

1、第九章第九章 光形態(tài)建成光形態(tài)建成 光可以以光可以以能量能量的方式影響植物的生長發(fā)的方式影響植物的生長發(fā)育育光合作用光合作用；也可以以；也可以以信號(hào)信號(hào)的方式影響植的方式影響植物的生長發(fā)育物的生長發(fā)育光形態(tài)建成光形態(tài)建成。 光形態(tài)建成是光形態(tài)建成是低能反應(yīng)，所需能量比光補(bǔ)償點(diǎn)低低能反應(yīng)，所需能量比光補(bǔ)償點(diǎn)低1010個(gè)數(shù)量個(gè)數(shù)量級(jí)。級(jí)。 植體內(nèi)接受光信號(hào)的受體是植體內(nèi)接受光信號(hào)的受體是光敏色素、光敏色素、隱花隱花色素和向光素色素和向光素、紫外光紫外光BB受體受體（ UV-BUV-B受受體，體，280-320nm)280-320nm)。 光形態(tài)建成：光形態(tài)建成：（photomorphogenesi

2、s） 植物依賴光來控制細(xì)胞的分化、結(jié)植物依賴光來控制細(xì)胞的分化、結(jié)構(gòu)和功能的改變，最終匯集成組織和構(gòu)和功能的改變，最終匯集成組織和器官的建成，即以光控制植物發(fā)育的器官的建成，即以光控制植物發(fā)育的過程。過程。植物暗形態(tài)建成植物暗形態(tài)建成（skotomorphogenesis ） 植物在暗中生長所呈現(xiàn)的各種黃植物在暗中生長所呈現(xiàn)的各種黃化特征、莖細(xì)而長、頂端呈鉤狀彎曲、化特征、莖細(xì)而長、頂端呈鉤狀彎曲、葉片偏小等現(xiàn)象。葉片偏小等現(xiàn)象。 以能量的方式以能量的方式 以信號(hào)的方式以信號(hào)的方式 影響生長發(fā)育影響生長發(fā)育 影響生長發(fā)育影響生長發(fā)育高能反應(yīng)高能反應(yīng),與光與光 低能反應(yīng)低能反應(yīng),與光與光 能的強(qiáng)

3、弱有關(guān)能的強(qiáng)弱有關(guān) 有無、性質(zhì)有關(guān)有無、性質(zhì)有關(guān) 光合色素光合色素 光敏色素光敏色素、隱花色、隱花色 素、紫外光素、紫外光-B受體受體 光合作用光合作用 光形態(tài)建成光形態(tài)建成 作用方式作用方式反應(yīng)反應(yīng)光受體光受體 植物的植物的 目前已知的植物光感受系統(tǒng)成員有：目前已知的植物光感受系統(tǒng)成員有：光敏色素光敏色素：感受紅光和遠(yuǎn)紅光區(qū)域的光（感受紅光和遠(yuǎn)紅光區(qū)域的光（650-740nm650-740nm）隱花色素和向光素隱花色素和向光素：感受藍(lán)光（感受藍(lán)光（450-500nm450-500nm）和近紫）和近紫外光區(qū)域外光區(qū)域（320-400nm320-400nm）的光）的光UV-BUV-B受體受體：感

4、受紫外光：感受紫外光B B區(qū)域（區(qū)域（280-320nm280-320nm）的光）的光一、光敏色素的發(fā)現(xiàn)和分布一、光敏色素的發(fā)現(xiàn)和分布紅光區(qū)（紅光區(qū)（600700nm，660nm）遠(yuǎn)紅光區(qū)（遠(yuǎn)紅光區(qū)（720760nm，730nm）1.發(fā)現(xiàn)（發(fā)現(xiàn)（Borthwick，Hendricks）順次暴露在順次暴露在R和和FR后，萵苣種子的發(fā)芽情況后，萵苣種子的發(fā)芽情況 光照處理光照處理 發(fā)芽率（發(fā)芽率（%） 黑暗（對(duì)照）黑暗（對(duì)照） 14R 70 R+FR 6 R+FR+R 74 R+FR+R+FR 6R+FR+R+FR+R 76R+FR+R+FR+R+FR 7R+FR+R+FR+R+FR+R 81No

5、Image 萵苣種子萌發(fā)受到促進(jìn)或抑制萵苣種子萌發(fā)受到促進(jìn)或抑制只與只與最后一次照射的光質(zhì)有關(guān)最后一次照射的光質(zhì)有關(guān)，紅光，紅光促進(jìn)，遠(yuǎn)紅光抑制。促進(jìn)，遠(yuǎn)紅光抑制。 吸收紅光和遠(yuǎn)紅光并可以相互吸收紅光和遠(yuǎn)紅光并可以相互轉(zhuǎn)換的光受體是具有兩種存在形式的轉(zhuǎn)換的光受體是具有兩種存在形式的單一色素單一色素光敏色素光敏色素。2. 2. 分布分布 除真菌以外的低等和高等植物中除真菌以外的低等和高等植物中, ,與與膜系統(tǒng)結(jié)合膜系統(tǒng)結(jié)合, ,分布在脂膜、線粒體、葉綠分布在脂膜、線粒體、葉綠體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。蛋白質(zhì)豐富的分生組織含體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。蛋白質(zhì)豐富的分生組織含量高，黃化苗比綠苗含量高（其生色團(tuán)在量高，黃化苗比

6、綠苗含量高（其生色團(tuán)在黑暗條件下合成）。黑暗條件下合成）。 3. 3. 光敏色素的性質(zhì)光敏色素的性質(zhì) 光敏色素是一種易溶于水的色素蛋白，光敏色素是一種易溶于水的色素蛋白，由脫輔基由脫輔基蛋白質(zhì)和生色團(tuán)蛋白質(zhì)和生色團(tuán)組成。生色團(tuán)是組成。生色團(tuán)是一個(gè)開鏈的一個(gè)開鏈的四個(gè)比咯環(huán)四個(gè)比咯環(huán)。生色團(tuán)有兩種形。生色團(tuán)有兩種形態(tài)，可相互轉(zhuǎn)化。生色團(tuán)具有獨(dú)特的態(tài)，可相互轉(zhuǎn)化。生色團(tuán)具有獨(dú)特的吸光吸光特性特性。順式反式NoImage Pr（紅光吸收型）（紅光吸收型）：吸收峰：吸收峰660nm、生理失活型生理失活型 Pfr（遠(yuǎn)紅光吸收型）（遠(yuǎn)紅光吸收型）：吸收峰：吸收峰730nm、生理激活型、生理激活型 合成合成

7、 660nm x 前體前體 Pr Pfr Pfr x 生理反應(yīng)生理反應(yīng) 730nm 暗逆轉(zhuǎn)暗逆轉(zhuǎn) 破壞破壞Pr與與Pfr之間的轉(zhuǎn)換包括光反應(yīng)和暗之間的轉(zhuǎn)換包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)，暗反應(yīng)只有在有水條件下才能反應(yīng)，暗反應(yīng)只有在有水條件下才能發(fā)生。發(fā)生。： 660nm730nm紅光照射紅光照射遠(yuǎn)紅光照射遠(yuǎn)紅光照射660nm730nm 光敏色素不吸收綠光光敏色素不吸收綠光, ,故故綠光綠光為為安全光安全光prPfr 已知有已知有200200多個(gè)反應(yīng)受光敏色素調(diào)節(jié)多個(gè)反應(yīng)受光敏色素調(diào)節(jié) 種子萌發(fā)種子萌發(fā) 光周期光周期 花誘導(dǎo)花誘導(dǎo) 葉脫落葉脫落 性別表現(xiàn)性別表現(xiàn) 小葉運(yùn)動(dòng)小葉運(yùn)動(dòng) 節(jié)間伸長節(jié)間伸長 膜透性膜

8、透性 彎鉤張開彎鉤張開 花色素形成花色素形成 向光敏感性向光敏感性 塊莖形成塊莖形成 偏上性生長偏上性生長 節(jié)律現(xiàn)象等節(jié)律現(xiàn)象等二、光敏色素的生理作用二、光敏色素的生理作用 1、快反應(yīng)、快反應(yīng) 膜假說解釋膜假說解釋 光敏色素與膜結(jié)合，從而改變膜的光敏色素與膜結(jié)合，從而改變膜的透性。當(dāng)發(fā)生光轉(zhuǎn)換時(shí)，透性。當(dāng)發(fā)生光轉(zhuǎn)換時(shí)，跨膜的離子流跨膜的離子流動(dòng)動(dòng)和和膜上酶的分布膜上酶的分布都會(huì)發(fā)生改變，影響都會(huì)發(fā)生改變，影響代謝，經(jīng)過一系列的生理生化變化，最代謝，經(jīng)過一系列的生理生化變化，最終表現(xiàn)出形態(tài)建成的改變。（終表現(xiàn)出形態(tài)建成的改變。（Tanada effect；轉(zhuǎn)板藻的運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)板藻的運(yùn)動(dòng)） 紅光和遠(yuǎn)紅

9、光紅光和遠(yuǎn)紅光對(duì)轉(zhuǎn)板藻葉綠對(duì)轉(zhuǎn)板藻葉綠體運(yùn)動(dòng)的影響體運(yùn)動(dòng)的影響紅光紅光遠(yuǎn)紅光遠(yuǎn)紅光NoImage 接受紅光后，接受紅光后，Pfr型經(jīng)過一系列過程，型經(jīng)過一系列過程，將信號(hào)轉(zhuǎn)移到基因，將信號(hào)轉(zhuǎn)移到基因，活化或抑制某些特活化或抑制某些特定基因，形成特定的定基因，形成特定的mRNA，翻譯成特翻譯成特定的蛋白質(zhì)。定的蛋白質(zhì)。 （紅光促進(jìn)萵苣種子萌發(fā)紅光促進(jìn)萵苣種子萌發(fā)） 光敏色素調(diào)節(jié)基因的表達(dá)發(fā)生在光敏色素調(diào)節(jié)基因的表達(dá)發(fā)生在轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄水平水平。2、慢反應(yīng)、慢反應(yīng)基因調(diào)節(jié)假說解釋基因調(diào)節(jié)假說解釋三、光敏色素的作用機(jī)理三、光敏色素的作用機(jī)理 合成合成 660nm x 前體前體 Pr Pfr Pfr x 生理反應(yīng)生理反應(yīng) 730nm 暗逆轉(zhuǎn)暗逆轉(zhuǎn) 破壞破壞X X- PATPADP+Pi四、藍(lán)光反應(yīng)和紫外光反應(yīng)四、藍(lán)光反應(yīng)和紫外光反應(yīng)1、藍(lán)光反應(yīng)：藍(lán)光反應(yīng)：矮化、向光反應(yīng)、氣孔開放矮化、向光反應(yīng)、氣孔開放等等 受體：隱花色素、向光素受體：隱花色素、向光素 作用光譜：作