光对植物生物钟调节

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1、植物学通报2005,22(2):207~214ChineseBulletinofBotany专题介绍光对植物生物钟的调节①②房迈莼王小菁李洪清(华南师范大学生命科学学院，广东省植物发育生物工程重点实验室广州510631)摘要植物中的许多生理和生化反应都表现出一种内源的近似于24小时的昼夜节律现象，这些昼夜节律现象受生物钟的调节。高等植物的生物钟系统由输入途径、中央振荡器、输出途径以及一个阀门效应器组成。光信号通过光敏色素和隐花色素进入生物钟，使中央振荡器产生振荡，改变生物钟的输出信号，引起各种生理反应。本文综述了光信

2、号对高等植物生物钟的调节作用和转导途径。关键词生物钟，中央振荡器，光敏色素，隐花色素RegulationofLightonPlantBiologicalClock②FANGMai-ChunWANGXiao-JingLIHong-Qing(GuangdongKeyLaboratoryofBiotechnologyforPlantDevelopment,CollegeofLifeSciences,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631)AbstractManyphysiolo

3、gicalandbiochemicalprocessesinplantsexhibitendogenousrhythmswithaperiodofapproximately24h.Theserhythmsareregulatedbythebiologicalclock,whichincludesaninputpathway,acentraloscillator,anoutputpathwayandagateway.Thelightsignalincorporatedintothebiologicalclockthro

4、ughphytochromeandcryptochromehasmul-tipleinfluencesonthecentraloscillator,inducingmanyclock-regulatedprocessesthroughout-putsignals.Thispaperreviewsthesignaltransductionpathwaysregulatedbylightinthebio-logicalclock.KeywordsBiologicalclock,Centraloscillator,Phyt

5、ochrome,Cryptochrome1729年法国天文学家Mairan注意到植物此期间，动物学家也观察并报道了动物的节的“睡眠运动”，通过简单的实验，认为律运动。这种内生节奏的周期不是准确的24这种运动是受植物内生控制的(deMairan，小时，而是在22~28小时之间，因此称为近1729;Sweeney,1987)。1875年到1915年之似昼夜节律(circadianrhythms)，也称为昼夜间，Pfeffer发表了菜豆叶片运动的论文，菜节律时间钟(circadianclock)或生物钟豆叶片在白天呈水平方

6、向，夜间下垂。这种(biologicalclock)，也有人称为生理钟睡眠运动也叫做感夜性(Bunning,1977)。在(physicalclock)。①国家自然科学基金(30170558)和广东省自然科学基金(003062)资助项目。②通讯作者。Authorforcorrespondence.E-mail:wangxj@scnu.edu.cn收稿日期：2003-10-08接受日期：2004-02-16责任编辑：孙冬花20822(2)昼夜节律现象在生物界中广泛存在。随荡器主要由3个蛋白构成，它们是CCA1着现代分子

7、生物学研究的深入，生物钟的分(circadianclockassociated1)、LHY(lateelon-子组分逐步得到鉴定，其作用的分子机制是gatedhypocotyl)和TOC1(timingofcabl研究的焦点问题。本文综述植物生物钟的组expression)。CCA1和LHY是含有1个Myb成和光在生物钟运行和调控中的作用。结构域的转录因子(WangandTobin，1998)，Strayer等(2000)指出TOC1也可能是1高等植物生物钟的组成一个转录因子。这3个蛋白之间形成了一个近年来的研究表明

8、，生物钟的组分在许负反馈环，TOC1激活CCA1和LHY的转录多生物有机体中是相似的(Dunlap，1999;表达，而CCA1和LHY反馈抑制TOC1的转Edery，1999;CermakianandSassone-Corsi，录表达。2000;Alladaetal.，2001;LorosandDunlap，生物钟系统还包括有一个阀门效应器20