光敏色素在形态建成中课件

光对植物影响：间接作用（光合作用）----高能反应直接作用（形态建成）----低能反应

光形态建成—依赖光控制植物细胞的分化、结构、功能，最终影响组织和器官的形态建成的现象

暗形态建成—在暗中生长的植物表现出黄化、茎细长、顶端呈钩状弯曲、叶片小而黄的现象称~

第七章光形态建成1光对植物影响：间接作用（光合作用）----高能反应第七章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光受体目前至少三种：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，U.S.A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（PHY）3一光敏色素的发现第一节光敏色素（PHY）31952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1960年，分离、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

41952年，Borthwick等发现喜光植物莴苣种子萌发受红

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0.4Pfr

0.2

红光远红光0

300400500600700800

波长(nm)三光敏色素的性质和光化学转换光敏色素的结构ProOHRRH15

His

N

CD多Ser

AB

NN

肽Cys

5N10HHO

His

SH

Leu硫醚键

Pf

O

Gln

红光

DN

ProOHRR15H

His

N

CH

多Ser

A

B

N

肽Cys

5N10H

His

SHLeu硫醚键

PfrGln

光敏色素Pf和Pfr生色团的可能结构及与脱基蛋白肽链的连接6光敏色素的结构6

多基因编码拟南芥有5个基因PHYA、B、C、D、EPHYA----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多基因编码（二）光敏色素合成：7

光稳定平衡Ø=Pfr/Ptot

合成红光(660nm)[X]

前体PrPfr〔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（三）光敏色素的光化学转换：8（一）光敏色素的生理作用（二）光敏色素与激素：IAA、GA、CTK、乙烯、ABA（三）光敏色素调节的反应类型

*极低辐照度反应（VLFR）

*低辐照度反应（LFR）

*高辐照度反应（HFR）四光敏色素的生理作用和反应类型9（一）光敏色素的生理作用四光敏色素的生理作用和反应类型三种光敏色素反应类型的比较10三种光敏色素反应类型的比较10光敏色素在形态建成中，依反应速度分

快反应：受R、FR可逆调节，转板藻叶绿体运动

慢反应：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光敏色素在形态建成中，依反应速度分五光敏色素的作用机理1红光光敏色素活化所启动一系列反应导致形态建成的模式图

Pf①

Low[Ca2+]<10-6M

Pfr②

Ca2+

High[Ca2+]>10-6M

Ca2+Ca2+

非活性钙

Ca2+

③

调蛋白

Ca2+-ATP酶

活化酶NAD激酶

Ca2+Ca2+

④

蛋白激酶Ca2+Ca2+

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

红光光敏色素活化所启动一系列反应导致形态膜假说实质：

光敏色素接受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膜假说实质：13棚田效应(Tanadaeffect)：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表面，而远红光照射则逆转这种现象。

光敏色素在形态建成中课件思考如何判断一生理过程是否与光敏色素有关？15思考如何判断一生理过程是否与光敏色素有关？15

UV—C200~280nm，被臭氧层吸收

紫外光UV：

UV—B280~320nm，部分穿过大气层

UV—A320~400nm，穿过大气层一蓝光反应

高等植物向光性反应、藓类及被子植物叶绿体向光性反应、花青素苷色素诱导合成、茎生长的抑制作用等隐花色素：接受蓝光(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400~500nm呈“三指状态”第五节蓝光和紫外光反应

16

蓝光反应与诱导反应的比较蓝光反应：受体是隐花色素，最大吸收峰为蓝光、近紫外光，只有慢反应，不可逆，需光照强度比光敏色素大，反应与光强有关诱导反应：受体是光敏色素，最大吸收峰为R（660nm）和FR（730nm）有慢反应、快反应，有可逆和不可逆反应，需光弱，反应与光强无关。二紫外光-B反应

吸收280~320nm紫外光，受体为紫外光-B区光受体，高峰值290nm。17蓝光反应与诱导反应的比较蓝光反应：受体是隐花色素，最大吸光对植物影响：间接作用（光合作用）----高能反应直接作用（形态建成）----低能反应

光形态建成—依赖光控制植物细胞的分化、结构、功能，最终影响组织和器官的形态建成的现象

暗形态建成—在暗中生长的植物表现出黄化、茎细长、顶端呈钩状弯曲、叶片小而黄的现象称~

第七章光形态建成18光对植物影响：间接作用（光合作用）----高能反应第七章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19光受体目前至少三种：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，U.S.A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（PHY）20一光敏色素的发现第一节光敏色素（PHY）31952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1960年，分离、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

211952年，Borthwick等发现喜光植物莴苣种子萌发受红

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0.4Pfr

0.2

红光远红光0

300400500600700800

波长(nm)三光敏色素的性质和光化学转换光敏色素的结构ProOHRRH15

His

N

CD多Ser

AB

NN

肽Cys

5N10HHO

His

SH

Leu硫醚键

Pf

O

Gln

红光

DN

ProOHRR15H

His

N

CH

多Ser

A

B

N

肽Cys

5N10H

His

SHLeu硫醚键

PfrGln

光敏色素Pf和Pfr生色团的可能结构及与脱基蛋白肽链的连接23光敏色素的结构6

多基因编码拟南芥有5个基因PHYA、B、C、D、EPHYA----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：24多基因编码（二）光敏色素合成：7

光稳定平衡Ø=Pfr/Ptot

合成红光(660nm)[X]

前体PrPfr〔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：25（三）光敏色素的光化学转换：8（一）光敏色素的生理作用（二）光敏色素与激素：IAA、GA、CTK、乙烯、ABA（三）光敏色素调节的反应类型

*极低辐照度反应（VLFR）

*低辐照度反应（LFR）

*高辐照度反应（HFR）四光敏色素的生理作用和反应类型26（一）光敏色素的生理作用四光敏色素的生理作用和反应类型三种光敏色素反应类型的比较27三种光敏色素反应类型的比较10光敏色素在形态建成中，依反应速度分

快反应：受R、FR可逆调节，转板藻叶绿体运动

慢反应：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28光敏色素在形态建成中，依反应速度分五光敏色素的作用机理1红光光敏色素活化所启动一系列反应导致形态建成的模式图

Pf①

Low[Ca2+]<10-6M

Pfr②

Ca2+

High[Ca2+]>10-6M

Ca2+Ca2+

非活性钙

Ca2+

③

调蛋白

Ca2+-ATP酶

活化酶NAD激酶

Ca2+Ca2+

④

蛋白激酶Ca2+Ca2+

活性的Ca2+－钙Ca2+Ca2+

调蛋白复合体