《光形态建成》PPT课件

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1、第八章光形态建成光形态建成概述光敏色素蓝光和紫外光反应思考题重难点1【重、难点提示】2学时讲授光受体的种类及特性光敏色素的化学性质、光化学转换、生理作用及机制第八章光形态建成2光形态建成—依赖光控制植物细胞的分化、结构、功能的改变，最终影响组织和器官的形态建成的现象。光形态建成概述植物暗形态建成—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。31）光敏色素：感受红光和远红光区域的光（650-740nm）2）隐花色素和向光素：感受蓝光（450-500nm）和近紫外光区

2、域（320-400nm）的光3）UV-B受体：感受紫外光B区域（280-320nm）的光光受体目前至少三种45一光敏色素的发现1938年，Hamner和Bonner发现1952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利用光谱仪研究莴苣种子发芽第一节光敏色素（PHY）61959年，Butler研究黄化玉米幼苗吸收光谱1960年，分离、命名光敏色素Phytochrome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

3、苗中蛋白质丰富的分生组织含量高光敏色素的分布特点1）黄化幼苗的光敏色素含量比绿色组织高；2）蛋白质丰富的分生组织中含光敏色素较高；3）在细胞中，光敏色素主要分布在膜系统、细胞质和细胞核中。7光敏色素种类在高等植物体中至少有两种类型：类型Ⅰ光敏色素（PhyⅠ）：也称黄化组织光敏色素或光不稳定光敏色素类型Ⅱ光敏色素（PhyⅡ）：也称绿色组织光敏色素或光稳定光敏色素。8（一）光敏色素的性质：溶于水的色蛋白，是二个亚基组成的二聚体每个亚基组成：生色团、脱辅基蛋白两种类型：红光吸收型Pr：生理钝化型，远红光

4、吸收型Pfr：是生理活性型，Pr型和Pfr型可相互转变三光敏色素的性质和光化学转换9101吸收光谱：Pr吸收峰660nm，Pfr730nm光敏色素吸收光谱11H+变化双键变化Pr和Pfr互变时其生色团的异构化12光敏色素的结构生理失活型生理激活型：蛋白质和生色团构象变化（吡咯环D的C15和C16双键旋转进行顺反异构化）转变包括：生色团光化学反应和黑暗反应（含水条件发生）13多基因家族编码拟南芥有5个基因PHYA、B、C、D、EPHYA----编码类型I光不稳定光敏素，黄花苗中多，光下抑制PHYB、

5、C、D、E----编码类型II光稳定光敏素，绿苗多，不受光抑制核脱辅基蛋白+质体生色团（二）光敏色素合成：全蛋白胞质1415类型1和类型11光敏色素的合成与降解PHYA→mRNA→PrPfr→反应PHYB－E→mRNA→PrPfr→反应降解降解泛素＋ATP泛素红光远红光红光远红光16合成红光(660nm)[X]前体PrPfr〔PfrX〕生理效应远红光(730nm)暗转换酶降解破坏（三）光敏色素的光化学转换：总光敏色素：Ptot=Pr+Pfr光稳定平衡Ø=[Pfr]/[Ptot]自然条件下Ø值0.

6、01~0.05时即可引起显著生理变化经多条信号转导途径17四、光敏色素的生理作用和反应类型（一）光敏色素的生理作用18根据光敏色素对光量的需求不同分三类：*极低辐照度反应（verylowfluenceresponse，VLFR）*低辐照度反应（lowfluenceresponse，LFR）*高辐照度反应（highirradianceresponse，HIR）（二）光敏色素调节的反应类型：19三种光敏色素反应类型的比较反应类型红光-远红光可逆反比定律作用光谱高峰光受体VLFR否是红光、蓝光PhyAL

7、FR是是红光、远红光PhyBHFR否否黄化苗：远红光、蓝光、UV-A绿苗：红光phyA、隐花色素PhyB反应程度与光辐照度和光照时间的乘积成正比光饱和之前20五、光敏色素的作用机理光敏色素是苏氨酸/丝氨酸激酶，具不同功能区N末端是与生色团连接区，决定其光化学特性C末端与信号转导有关接受光刺激后，N末端苏氨酸残基磷酸化被激活，再将信号传递给下游不同X组分。21光敏色素的激酶性质ATP22光敏色素在形态建成中，依反应速度分快反应（膜假说）和慢反应（基因调节假说）快反应受R、FR可逆调节，以分秒计。1“

8、棚田效应”2转板藻叶绿体运动23弱红光和远红光对转板藻叶绿体运动的影响24（一）膜假说1、膜假说实质：通过调节膜上离子通道和质子泵来影响离子流动光敏色素接受R后引起膜电位变化2、证明膜电位变化证据：“棚田效应”25不可逆，包括基因表达、蛋白质合成，以小时或天计，如红光促进莴苣种子萌发、诱导幼苗去黄化反应。光敏素调节基因表达的信号转导途径和组分见P214慢反应26光形态建成中基因活化的三个步骤图解（二）基因调节假说认为光敏色素对光形态建成的作用，是通过调节基因表达来实现的。其依据是某