光敏色素在形态建成中

1、光受体目前至少三种： *光敏色素：感受红光及远红光区域的光 *隐花色素：感受蓝光和近紫外光区域的光 *紫外光B区受体UV-B受体：感受紫外光B区域的光2一 光敏色素的发现1938年，Hamner和Bonner发现，用弱光打断SDP的暗期可阻止SDP苍耳开花1945年，农业部马里兰洲Beltssville(贝茨维尔农业研究中心Borthwick和Hendricks利用光谱仪分析，发现抑制SDP开花的作用光谱与促进LDP开花的作用光谱十分相似第一节 光 敏 色 素PHY31952年，Borthwick等发现喜光植物莴苣种子萌发受红光促进，受远红光抑制1959年，从黄化玉米幼苗中提取出光敏色素196

2、0年，别离、命名光敏色素Phytochrome 例外：真菌中没有光敏色素二 光敏色素定位、含量 定位：存在核、细胞质中，与膜结合 含量：黄花苗中蛋白质丰富的分生组织含量高 4 三 光敏色素的性质和光化学转换 一 光敏色素的性质 1 吸收光谱 660 0.8 吸 0.6 Pr 730 光 率 0.4 Pfr 0.2 红光 远红光 0 300 400 500 600 700 800 波长(nm)光敏色素的构造 Pro O H R R H 15 His N C D多 Ser A B N N 肽 Cys 5 N 10 H H O His S H Leu 硫醚键 Pf O Gln 红光 D N Pro

3、O H R R 15 H His N C H 多 Ser A B N 肽 Cys 5 N 10 H His S H Leu 硫醚键 Pfr Gln 光敏色素Pf和Pfr生色团的可能构造及与脱基蛋白肽链的连接6 多基因编码 拟南芥有5个基因 PHYA、B、C、D、E PHYA-类型I 光不稳定光敏色素 PHYB、C、D、E-类型II 光稳定光敏色素 核蛋白质 + 质体生色团 全蛋白二光敏色素合成：7 光稳定平衡 = Pfr / Ptot 合成 红光(660nm) X 前体 Pr Pfr PfrX 生理效应 远红光(730nm) 暗转换 破坏 三光敏色素的光化学转换：8一光敏色素的生理作用 二光敏

4、色素与激素：IAA、GA、CTK、乙烯、ABA三光敏色素调节的反响类型 * 极低辐照度反响VLFR * 低辐照度反响LFR * 高辐照度反响HFR四 光敏色素的生理作用和反响类型9三种光敏色素反响类型的比较10光敏色素在形态建成中，依反响速度分 快反响：受R、FR可逆调节，转板藻叶绿体运动 慢反响：不可逆，包括蛋白质合成，如莴苣种子萌发 一膜假说五 光敏色素的作用机理11红光 光敏色素活化所启动一系列反响导致形态建成的模式图 Pf LowCa2+10-6M Ca2+ Ca2+ 非活性钙 Ca2+ 调蛋白 Ca2+ -ATP酶 活化酶 NAD激酶 Ca2+ Ca2+ 蛋白激酶 Ca2+ Ca2+

5、 活性的Ca2+钙 Ca2+ Ca2+ 调蛋白复合体 形态 Ca2+ Ca2+ 建成 酶-Ca2+ 钙调蛋白复合体 作用 膜假说实质： 光敏色素承受R后引起膜电位变化证明膜电位变化证据： “棚田效应二基因调节假说13棚田效应(Tanada effect)：指离体绿豆根尖在红光下诱导膜产生少量正电荷，所以能粘附在带负电荷的玻璃外表，而远红光照射那么逆转这种现象。 思考如何判断一生理过程是否与光敏色素有关？15 UVC 200280nm，被臭氧层吸收 紫外光UV： UVB 280320nm，局部穿过大气层 UVA 320400nm，穿过大气层一 蓝光反响 高等植物向光性反响、藓类及被子植物叶绿体向光性反响、花青素苷色素诱导合成、茎生长的抑制作用等 隐花色素：承受蓝光(425nm-490nm)、近紫外光(320nm-400nm，A区)的光受体，由生色团和蛋白质组成，作用光谱在400500nm呈“三指状态第五节 蓝光和紫外光反响 16蓝光反响与诱导反响的比较 蓝光反响：受体是隐花色素，最大吸收峰为蓝光、近紫外光，只有慢反响，不可逆，需光照强度比光敏色素大，反响与光强有关 诱导反响：受体是光敏色素，最大吸收峰为R66