光形态建成PPT演示课件

第九章光形态建设，(photomorphogenesis )，1 )光对植物的影响主要有两个方面： (1)光是绿色植物的光合作用所必需的(2)光调节了植物的整体生长，更好地适应外界环境。 光形态建设(photomorphogenesis ) :取决于光调控细胞的分化、结构和功能的变化，最终聚集在组织和器官的建设，即光调控发育过程中。 暗形态建设(skotomorphogenesis ) :暗中生长的植物，茎细长，尖端弯成钩状，叶小变成黄白等，呈现出各种各样的黄化特征。 光合作用是将光能转化为化学能的光形态完成的过程中，光作为一个信号激发受体，推进细胞内的一系列反应，最终表现为形态结构的变化。 目前已知至少存在3种光受体： (1)感光色素、(phytochrome )感受红色光和远红色光区域的光； 2 )环丙沙星和光蛋白酶感受蓝色光和近紫外光区域的光3)UVB受体感受紫外光b区域的光。 4、第一节光敏色素的发现、分布和性质，第一，光敏色素的发现美国农业省马里兰州贝尔茨维尔农业研究中心的Borthwick和Hendricks(1952 )用大型分光器将白色光分离成单色光，处理生菜种子，用红色光(波长650-680nm )促进发芽，发现远红色光(far-redlight ) (波长710-740nm )逆转的过程。 上述结果表明，该红色-远红外可逆反应的光受体可能是具有两种存在形式的单一色素。 他们随后成功地将吸收这种红色-远红色光的被可逆转换的光受体(色素蛋白质)称为光致变色。 目前已知细菌、藻类、真菌、苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物中都存在光敏色素基因家族的隐性花色素不仅存在于细菌、真菌、苔藓、蕨类、被子植物中，动物中也存在的向光素也存在于细菌、苔藓、蕨类、被子植物中。 8、2、光敏色素分布光敏色素分布在植物各器官上。 黄化幼苗光敏色素含量比绿幼苗多20100倍。 禾本科植物的胚芽鞘前端、黄化豌豆苗钩、各种植物的分生组织和根尖等部分的感光性色素含量多。 一般来说，蛋白质丰富的分生组织含有很多光敏色素。 在细胞中，在黑暗条件下位于细胞质溶胶中，照射光时，Pfr进入细胞核控制基因表达。 9、黄化豌豆幼苗中光敏色素的分布、10、3、光敏色素的化学性质和光化学转化(一)光敏色素的化学性质光敏色素为易溶于水的淡蓝色色素蛋白。 相对分子量为250kDa。 这是由两个子单元构成的二聚体，每个子单元有两个构成部分： chromophore或phytochromobilin和apoprotein，两者统称为holoprotein。 感光色素显色团是长链4个吡咯环，与胆色素的胆红素(biliverdin )结构相似，分子量为612，具有独特的吸光特性。 11、12、光敏色素有红色光吸收型(redlight-absorbingform，Pr )和远红色光吸收型(far-redlight-absorbingform，Pfr )两种，两者的光学特性不同。 感光性色素的两种吸收光谱中，Pr的吸收峰为660nm，Pfr的吸收峰为730nm。 Pr和Pfr在不同频谱的作用下可以相互转换。 Pfr为生理活化型，Pr为生理失活型。 PrPfr，远红色，红色，13，14，Pr和Pfr相互转化时，显色团和脱辅助基蛋白也发生构象变化，其中显色团的变化使蛋白质发生变化，根据前者的吸光。 Pr显色团吸收后，吡咯环d的C15和C16之间的双键旋转，发生顺式异构化。 15，16，光敏色素显色团的生物合成在黑暗条件下，在体质体中进行，其合成过程可能与脱植基叶绿素(叶绿素的前身)的合成过程相似。 因为两者有四个吡咯环。发色团合成为体质后，被被动输送到细胞质溶胶中，与脱辅助基蛋白质组合，形成感光色素全蛋白质。 在17、18、(3)光敏色素的光化学转换、19、生物体中，Pr和Pfr两种光敏色素平衡，该平衡决定光源的光波成分。 全感光性色素(Ptot)Pr Pfr。 光稳定平衡在一定波长下具有生理活性的Pfr浓度和Ptot浓度的比例为Pfr/Ptot。 波长不同的红色光和远红色光可以组合成不同的混合光，可以获得各种类型的光。 包括20、Pr和Pfr之间的转移过程、光化学反应和黑暗反应。 光化学反应仅限于生色团，黑暗反应只在含水条件下发生。 说明干燥种子没有光敏色素反应，浸泡在水里的种子有光敏色素反应的理由。 公关稳定，PS不稳定。 在黑暗条件下Pfr逆转为Pr，降低Pfr浓度。 Pfr也被蛋白酶分解。 Pfr的半衰期从20min到4h。 第21、第二节光敏色素的生理作用和反应类型，第一、光敏色素的生理作用很广泛，影响了植物一生形态的完成，从种子发芽到开花、结果和老化。 22、23、梯田效应是指离体绿豆根尖在红光下在感应膜上产生少量正电荷，因此能够附着在带负电荷的玻璃表面，远处的红光能够反转这种附着现象。24、二、光敏色素的反应类型根据对光量的要求，可分为三种类型：(一)极低放射度反应(verylowfluenceresponse，VLFR )该反应诱导为0.00010.1molmolm-2的光，值不变这个极低的放射度反应遵循反比定律。 也就是说，反应的程度与光辐射度和光照射时间的积成比例。 例如，光照射速度增加会减少光照射时间，反之亦然。 (25，(2)低辐射反应(lowfluenceresponse，LFR )也称为诱导反应，所需光能为11000molmm-2，是典型的红色-远红外可逆反应。 反应被暂时的红色闪光引导，然后被远红色光照射反转。 光没有饱和时，反应也遵循反比定律。 (26、27、(3)高照度反应(higHIRradianceresponse，hir )也称为高照度反应，反应需要持续强光(10molm-2以上)，其饱和光比低照度反应强100倍以上。 光的时间越长，反应的程度越大，不遵守反比规律，红色的反应也不能反转成远处的红色光。 一般认为，第28、第三节的光敏色素的作用机制是当生理活性型的Pfr形成时，与某物质(x )反应，生成pfrx复合体，最终引起生理反应。 近年的研究表明，感光色素是苏氨酸/丝氨酸激酶，具有不同的功能区域，n末端是与显色团相连的区域，与决定感光色素的光化学特性有关。 c末端与信号转导有关。 受到光刺激后，n末端的苏氨酸残基被磷酸化而激活，接着向下游的x成分传输信号。 x分量有各种各样的种类，由此引起的信号传递路径也不同。 29、光敏色素激酶的性质，30、光敏色素可调节膜上的离子通道和质子泵等，影响离子的流动。 由于植物体内有肌钙蛋白、降钙素等，有些科学家建议转铁蛋白接受光后生理反应通过下一个信号传递路径：通过红色pfr增加膜Ca2，降钙素激活肌钙蛋白收缩运动叶绿体在细胞质中旋转。 31、很多光敏色素调节的反应涉及基因表达，在这方面寻找光敏色素下游的x成分已经取得了很大的进展。 目前发现了感光色素下游的一系列信号成分。 32，光敏色素调节基因表达图，33，第四节蓝光和紫外光反应，第一，蓝光反应植物和真菌的许多反应都受蓝光(B)(400-500nm )和紫外光(UV )控制。UV被分为UV-C(200-280nm )、UV-B(280-320nm )和UV-A(320-400nm )。 近紫外光通常是指比300nm长的紫外光。 可见光紫外光(ua )|- 3354|3354|3354|3434|760 nm 400 uv-A320 uv-b 280 uv-c200，34，蓝色光反应的有效波长为蓝色光和近紫外光，蓝色光受体也为蓝色高等植物典型的蓝光反应包括对光反应，抑制茎的生长，促进花青素积累，促进气孔开放，调节基因表达。 蓝色光反应的作用光谱的特征是在400-500nm的区域呈“三指”状态，是区分蓝色光反应和其他光反应的标准。35、蓝光对燕麦芽鞘光性的作用光谱、36、萱藻在不同光下生长的状态、37、隐黄素的显色团可能是黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD )和嘌呤(pterin )。 隐孢子除了调节蓝光对茎的伸长抑制外，还参与其他幼苗的脱黄化反应、开花光周期调节、生理钟和花色苷合成酶基因的表达调节等。 向光素是在研究植物的向光反应中发现的，向光素的显色团是黄素单核苷酸(FMN )。 把光反应、气孔运动、叶绿体运动等植