竞赛课件植物生理系列之第八章 植物生长生理1下载地址.ppt

第九章 光形态建成;图9-1 白芥幼苗在光下和黑暗中生长情况;第一节 光敏色素的发现和分布 第二节 光敏色素的化学性质合光化学转换 第三节 光敏色素的生理作用和反应类型 第四节 光敏色素的作用机理 第五节 隐花色素 第六节 紫外光-B受体;定义： 依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，就称为光形态建成。即光控制发育的过程。 暗中生长的植物表现出各种黄化特征，茎细而长，顶端呈钩状弯曲，叶片小而呈黄白色，这种现象称为暗形态建成。 在光形态建成过程中，光只作为一种信号去激发受体，推动细胞内一系列反应，最终表现为形态结构的变化。;光受体： 目前已知至少存在3种光受体： ⒈光敏色素 : 感受红光及远红光区域的光。 ⒉隐花色素 : 感受蓝光和近紫外光区域的光. ⒊UV-B受体: 感受紫外光B 区域的光;第一节 光敏色素的发现和分布;一、光敏色素的发现 1、莴苣种子萌发试验（1952） 红光促进种子发芽，而远红光逆转这个过程。而且莴苣种子萌发百分率的高低以最后一次曝光波长为准，在红光下萌发率高，在远红光下，萌发率低。;2、黄化玉米幼苗的吸收光谱试验（1959） ⑴幼苗经红光处理后，红光区域吸收减少，远红光区域吸收增多；⑵如果用远红光处理，则红光区域吸收增多，远红光区域吸收消失。⑶红光和远红光轮流照射后，这种吸收光谱可多次地可逆变化。 上述结果说明：这种红光-远红光可逆反应的光受体可能是具有两种存在形式的单一色素。之后成功分离出这种吸收红光-远红光可逆转换的光受体，称之为光敏色素。;图9-2莴苣种子在黑暗、红光和远红光下萌发情况;二、光敏色素的分布 光敏色素分布在植物各个器官中，黄化幼苗的光敏色素含量比绿色幼苗高20~100倍。禾本科植物的胚芽鞘尖端，黄化豌豆幼苗的弯钩，各种植物的分生组织和根尖等部分的光敏色素含量较多。 一般来说，蛋白质丰富的分生组织中含有较多的光敏色素。 细胞中，光敏色素分布在膜系统，胞质溶胶和细胞核等部位。 ;第二节 光敏色素的化学性质 和光化学转换;一、光敏色素的化学性质 ⒈是一种易溶于水的色素蛋白，相对分子量为2.5×105 ⒉是由2个亚基组成的二聚体，每个亚基有两个组成部分：生色团（具有独特的吸光特性）和脱辅基蛋白。 ⒊有两种类型：红光吸收型(Pr,吸收高峰在660nm,生理失活型)和远红光吸收型(Pfr，吸收高峰在730nm，生理激活型). ⒋ Pr和 Pfr在不同光谱下可以相互转换。 ⒌在Pr和 Pfr相互转换时，生色团吸光后，构象发生变化，然后带动脱辅基蛋白构象变化。 ; 光敏色素的吸收光谱 ; 光敏色素生色团与脱辅基蛋白的合成与装配; 二、光敏色素基因和分子多型性 光敏色素蛋白质的基因是多基因家族。不同基因编码的蛋白质有各自不同的时间、空间分布，有不同的生理功能。 光敏色素蛋白质有不同的功能区域，N末端是与生色团连接的区域，与光敏色素的光化学特性有关。C末端与信号转导有关，两个蛋白质单体的相互连接也发生在C 端。;1. 光敏素的种类 光不稳定型（Ⅰ型）：主存在黄化苗中 光稳定型（Ⅱ型）：主存在绿色组织中 2. 编码光敏素的基因 拟南芥为例 PHYA PHYB PHYC PHYD PHYE ;三、光敏色素的光化学转换 在活体中，这两种类型的光敏色素是平衡的。这种平衡决定于光源的光波成分。 总光敏色素Ptot = Pr + Pfr 光稳定平衡 ? = [Pfr] / [Ptot] 不同波长的红光和远红光可组合成不同的混合光，能得到各种?值。 在自然条件下，决定植物光反应的?值为0.01~ 0.05 时就可以引起很显著的生理变化。; 光敏色素的吸收光谱; Pr与Pfr转变过程中，包括光反应和黑暗反应。光化学反应局限于生色团，黑暗反应只有在含水条件下才能发生。 所以干燥种子没有光敏色素反应，而用水浸泡过的种子有光敏色素反应。 ;第三节 光敏色素的生理作用  和反应类型;一、光敏色素的生理作用 光敏色素的生理作用甚为广泛，它影响植物一生的形态建成，从种子萌发到开花、结果及衰老。 高等植物中一些由光敏色素控制的反应 ⒈种子萌发