植物生理學(xué)-光形態(tài)建成專家講座

第九章光形態(tài)建成植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第1頁Photomorphogenesis光控發(fā)育即依賴光控制細胞分化、結(jié)構(gòu)和功效改變，最終聚集成組織和器官建成。Skotomorphogenesis黃化現(xiàn)象即幼苗在黑暗條件下表現(xiàn)出莖細長、頂端呈鉤壯彎曲，葉片小而呈黃白色。植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第2頁

光合作用

光形態(tài)建成

光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能光只作為信號高能低能光受體：光合單位光受體：光敏色素，隱花色素等植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第3頁當(dāng)前已知最少存在三類光受體：1)光敏色素，感受紅光及遠紅光區(qū)域光2）隱花色素、向光素，感受藍光和近紫外光區(qū)域光3）UV-B受體，感受紫外光B區(qū)域光。

光敏色素發(fā)覺是植物光形態(tài)建成發(fā)展里程碑，自二十世紀(jì)50年代末發(fā)覺光敏色素以后，研究快速開展和深入，從分子水平說明其作用機理已經(jīng)有很大進展。植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第4頁第一節(jié)光敏色素發(fā)覺、分布和性質(zhì)植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第5頁光敏色素分布光敏色素在植物細胞中分布廣泛，對植株來說，分布在幼嫩部位如分生組織，對細胞來說，至今已報道存在位點有膜系統(tǒng)、細胞溶膠和細胞核等。植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第6頁

光敏色素化學(xué)性質(zhì)光敏色素（Phytochrome)是一個易溶于水色素蛋白，分子量約為250kD。它是由2個亞基組成二聚體，每個亞基又由生色團（chromophore或phytochromobilin）和脫輔基蛋白（apoprotein）組成，二者合稱為全蛋白（holoprotein）。

Pr-紅光吸收型（redlight-absorbingform），是生理失活型。

Pfr

-

遠紅光吸收型（far-redlight-absorbingform），是生理激活型。

植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第7頁nm植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第8頁多肽硫醚鍵紅光PrPfr植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第9頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第10頁

光敏色素基因和分子多型性

植物光敏色素蛋白質(zhì)基因是多基因家族。擬南芥中最少存在5個基因，分別為PHYA，PHYB，PHYC，PHYD，PHYE。不一樣基因編碼蛋白質(zhì)有各自不一樣時間、空間分布，有不一樣生理功效?！?/p>

類型I光敏色素——見光后易分解，黃化幼苗中大量存在。由PHYA編碼，PHYA表示受光負調(diào)整，在光下mRNA合成受到抑制?！耦愋虸I光敏色素——光下穩(wěn)定存在，PHYB，PHYC，PHYD，PHYE編碼，基因表示不受光影響，屬于組成性表示。植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第11頁擬南芥5種光敏色素基因植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第12頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第13頁

Pr

Pfr

X

PfrX細胞反應(yīng)和生理作用

遠紅光

紅光光敏色素光化學(xué)轉(zhuǎn)換植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第14頁第二節(jié)光敏色素生理作用和反應(yīng)類型光敏色素生理作用高等植物中一些由光敏色素控制反應(yīng)種子萌發(fā)小葉運動光周期彎鉤張開膜透性花誘導(dǎo)節(jié)間延長向光敏感性肉質(zhì)化子葉張開根原基起始性別表現(xiàn)葉分化和擴大節(jié)律現(xiàn)象花色素形成質(zhì)體形成葉脫落塊莖形成偏上性單子葉植物葉片展開植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第15頁光敏色素調(diào)整反應(yīng)類型依據(jù)對光量需求，將光敏色素反應(yīng)分為三種類型極低輻照度反應(yīng)（verylowfluenceresponse，VLFR）：反應(yīng)可被1100nmolm-2光誘導(dǎo)，在值僅為0.02時就滿足反應(yīng)條件，即使在試驗室安全光下反應(yīng)都可能發(fā)生。這么極低輻照度紅光可刺激暗中生長燕麥芽鞘伸長，但抑制它中胚軸生長；也刺激擬南芥種子萌發(fā)。這個極低輻照度反應(yīng)恪守反比定律，即反應(yīng)程度與光輻照度和光照時間乘積成正比，如增加光輻照度可降低照光。植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第16頁低輻照度反應(yīng)（lowfluenceresponse，LFR）也稱為誘導(dǎo)反應(yīng)，所需光能量為11000molm-2，是經(jīng)典紅光-遠紅光可逆反應(yīng)。反應(yīng)可被一個短暫紅閃光誘導(dǎo)，并可被隨即遠紅光照射所逆轉(zhuǎn)。在未到達光飽和時，反應(yīng)也恪守反比定律。種子和黃化苗一些反應(yīng)如萵苣種子需光萌發(fā)、轉(zhuǎn)板藻葉綠體運動等屬于這一類型。植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第17頁高輻照度反應(yīng)（highirradianceresponse，HIR）高輻照度反應(yīng)也稱高光照反應(yīng)，反應(yīng)需要連續(xù)強光照，其飽和光照比低輻照度反應(yīng)強100倍以上。光照時間愈長，反應(yīng)程度愈大，不恪守反比定律，紅光反應(yīng)也不能被遠紅光逆轉(zhuǎn)。普通來講，黃化苗反應(yīng)光譜高峰在遠紅光、藍光和紫外光A區(qū)域，而綠苗反應(yīng)高峰主要在紅光區(qū)域。當(dāng)前已知，在遠紅光下，本反應(yīng)受PhyA調(diào)整，而紅光下卻受PhyB調(diào)整。植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第18頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第19頁轉(zhuǎn)板藻葉綠體運動植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第20頁

第三節(jié)光敏色素作用機制信號受體反應(yīng)植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第21頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第22頁

第四節(jié)藍光和紫外光反應(yīng)藍光反應(yīng)藻類、真菌、蕨類和種子植物都有藍光反應(yīng)（blue-lightresponse）高等植物經(jīng)典藍光反應(yīng)有向光性、抑制幼莖伸長、刺激氣孔張開和調(diào)整基因表示。作用光譜特征：“三指”狀態(tài)藍光/近紫外光受體（blue/UV-Areceptor)有隱花色素（cryptochrome）和向光素（phototropin)

色素：黃素、類胡蘿卜素、喋呤等脫輔基蛋白：CRY1,CRY2,向光素等植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第23頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第24頁向光反應(yīng)(phototropism)植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第25頁莖伸長抑制(Inhibitionofstemelongation)植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第26頁高等植物經(jīng)典藍光反應(yīng)：氣孔運動(stomatamovement)植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第27頁調(diào)整基因表示(regulationofgeneexpression)植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第28頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第29頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第30頁植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第31頁CallusinductionandanthocyaninaccumulationinCelosiacristata‘phumosa’

植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第32頁WLRLBLDark植物生理學(xué)-光形態(tài)建成第33頁練習(xí)一、名詞解釋光形態(tài)建成光敏色素需光種子光穩(wěn)定平衡棚田效應(yīng)光