《植物生理学》课件.ppt

1、第九章光形态建成,光对植物生长发育有两种作用,光合作用,光形态建成,提供有机物,高能光,控制形态变化,低能光,间接作用,直接作用,能量,信号,光受体,光敏色素,蓝光受体,UVB受体,促进生长发育,控制生长和发育,植物光形态建成（photomorphogenesis）: 植物依赖光来控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，即以光控制植物发育的过程。 植物暗形态建成（skotomorphogenesis）: 植物在暗中生长所呈现的各种黄化特征、茎细而长、顶端呈钩状弯曲、叶片偏小等现象。,植物的光感受系统: 目前已知的植物光感受系统成员有： 1）光敏色素：感受红光和远红光区域的

2、光（650-740nm） 2）隐花色素和向光素：感受蓝光（450-500nm）和近紫外光区域（320-400nm）的光 3）UV-B受体：感受紫外光B区域（280-320nm）的光,第一节光敏色素的发现、分布和性质,一、光敏素的发现： 1莴苣种子为需光种子，有的光促进萌发，有的抑制萌发。 2单色光实验表明，促进的为660nm，抑制的为739nm 3与照射次数无关，只与最后一次光有关。,吸收红光远红光，并发生可逆反应的色素，称为光敏色素,光敏色素的发现,二、化学性质,光敏色素是一种易溶于水的浅蓝色的色素蛋白质,生色团,光敏色素,脱辅基蛋白,1、生色团(chromophore) ： 是一长链状的4

3、个吡咯环，具有独特的吸光特性，并与蛋白质紧密结合，有两种类型： 红光吸收型(Pr)： 远红光吸收型(Pfr)：,红光吸收型(Pr)： 吸收峰在660nm，是生理失活型，比较稳定，吸收660nm红光后转变为Pfr型。 远红光吸收型(Pfr)：730nm，是生理激活型，不稳定，吸收730nm远红光后逆转为Pr型。 Pr Pfr,红光,远红光,Pr与Pfr的转变过程中，包括光反应和暗反应，光反应局限于生色团，黑暗反应只有在含水条件下才能发生，所以干种子无光敏色素反应，而用水浸泡后的种子有光敏色素反应。,2、脱辅基蛋白： 其 Cys 通过硫醚键与生色团相连接。 3、光敏色素的合成与装配 生色团在黑暗条

4、件下在质体中合成，合成后被动运输到胞质，与脱辅基蛋白装配成光敏色素全蛋白质。,三、光敏色素的分布,植物各个器官均有分布，黄化幼苗中含量较高； 各种植物的分生组织和根尖等部分较多。 光敏色素与膜系统结合，分布在质膜、线粒体膜、 核膜、叶绿体膜和内质网膜上。,一、光敏色素的生理作用 影响植物一生的形态建成，如种子萌发、根原基起始、叶分化和扩大、向光敏感性、节间延长、花色素形成、花诱导、光周期、性别表现等。 二、光敏色素和植物激素 光： 体外调节因子 植物激素：体内调节因子,四、光敏色素的生理作用和反应类型,1、红光使自由生长素含量减少 原因： a、影响合成 b、影响从合成部位外送 c、调节自由态与

5、束缚态的比例 2、调节GA的生物合成和敏感性 3、红光刺激，提高CTK含量 4、调节ETH生物合成： 红光抑制，而远红光促进,三光敏色素的反应类型,phyA 黄化组织光敏素，光不稳定型，快速反应 phyB 绿色组织光敏素，光稳定型，慢速反应,避阴反应(Pr/Pfr),转板藻叶绿体运动,五、光敏色素的作用机制,（一）膜作用假说,证据： （1） 红 光 60-80% Pfr结合于膜上 远红光 5 - 10% Pfr结合于膜上 （2）棚田效应： 离体绿豆根尖在红光下能粘附在带负电的玻璃表面，远红光照射逆转这种粘附现象，称为棚田效应。,红光Pfr增多膜上Ca2+内流通道打开细胞质中Ca2+增加钙调素活

6、化肌球蛋白轻链激酶活化肌动球蛋白收缩运动叶绿体转动。,光敏色素可改变膜透性，引起一些离子进出，从而调节细胞反应，信号转导途径为：,（二）基因调节假说,假说内容： 光信号经过传递、放大，通过激活转录因子，活化或抑制某些特定基因，使转录出单股的mRNA的速度发生改变，mRNA翻译成特殊的蛋白质（酶），最后表现形态建成。,红光Pfr活化或抑制基因转录影响酶Pr合成形态建成变化,第五节植物的蓝光和紫外光反应,一、蓝光反应,受蓝光和近紫外光调控的反应,蓝光（400-500nm）,紫外光（UV）,UV-C（200-280nm）,UV-B（280-320nm）,UV-A（320-400nm） ,植物和真菌许

7、多反应都受蓝光(B)和紫外光(UV)调控。 UV可分为： UV-C(200280nm)：波长短，能量高，被臭氧层吸收； UV-B(280320nm)：一部分穿过大气层到达地面； UV-A(320400nm)：穿过大气层到达地面。 近紫外光：波长大于300nm的紫外光。 蓝光和近紫是蓝光反应的有效波长，蓝光受体也 叫近紫外光受体或隐花色素。,一、蓝光反应,藻类、真菌、蕨类和种子植物都有蓝光反应。 真菌的光形态建成反应主要受蓝光和紫外光诱导。 高等植物受蓝光/近紫外光调节的反应主要有： 向光性， 抑制幼苗伸长， 刺激气孔开张， 调节基因表达。 蓝光反应的作用光谱，在400500nm区域呈“三指”状态， 这是区别于其它光反应的标准。 蓝光受体色素可能是：黄素和类胡萝卜素。,二、紫外光 B 反应,UV-B对植物的整个生长发育和代谢都有影响，其受体尚不清楚。 一些作物如小麦、大豆、玉米等在UV-B照射下，植