《光形态建成》课件

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1、第九章　光形态建成第一节光敏色素的发现和性质第二节光敏色素的分布、生理作用与反应类型第三节光敏色素的作用机理第四节蓝光和紫外光反应第九章光形态建成光对植物　　　　　　　　　的影响为光合作用提供能量作为环境信号调节植物的生理过程失绿叶片小叶片卷曲胚芽鞘延长光下生长的玉米　　　　　　黑暗中生长的玉米etiolation失绿叶片小胚轴延长顶端呈钩状不展开黄化光下生长的大豆　　　　　黑暗中生长的大豆光形态建成：依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，称为光形态建成。是低能反应;作为一个信号影响植物的生长发育;暗形态建成：暗中生长的苗

2、表现出各种黄化特征，这种现象称暗形态建成。能接受光质、光强、光照时间、光照方向等信号的变化，进而影响植物的光形态建成的微量色素被称为光受体。光敏色素：感受红光及远红光区域的光；隐花色素和向光素：感受蓝光和近紫外区域的光；紫外光-B受体：感受紫外光B区域的光；第一节光敏色素的发现和性质一、光敏色素的发现二、光敏色素的性质第一节　光敏色素的发现和性质（一）莴苣种子的发芽实验（1952年）一、光敏色素的发现莴苣种子在红光和远红光下中的萌发照光情况发芽率（％）黑暗（对照）8R76R+FR6R+FR+R74R+FR+R+FR6R+FR+R+FR+R76R+FR+

3、R+FR+R+FR7R+FR+R+FR+R+FR+R74交替地暴露在红光（R）和远红光（FR）下莴苣种子的发芽率几点结论：1、莴苣种子的萌发受光照促进；2、莴苣种子的萌发可被红光（650-680nm）促进，被远红光(710-740nm)抑制；3、在红光和远红光交替照射时，莴苣种子的萌发率决定于最后一次照射的光质，与交替的次数无关；设想:植物中存在一种在红光和远红光作用下能够可逆转变的色素系统。(二)黄化玉米幼苗的吸收光谱试验（1959年）⑴幼苗经红光处理后，红光区域吸收减少，远红光区域吸收增多；⑵如果用远红光处理，则红光区域吸收增多，远红光区域吸收消失

4、。⑶红光和远红光轮流照射后，这种吸收光谱可多次地可逆变化。上述结果说明：这种红光-远红光可逆反应的光受体可能是具有两种存在形式的单一色素。之后成功分离出这种吸收红光-远红光可逆转换的光受体，称之为光敏色素。易溶于水的浅蓝色的色素蛋白质，以二聚体形式存在。每一个单体由一个线状的四吡咯环的生色团和脱辅基蛋白组成，二者以硫醚键连接。二、光敏色素的性质(一)光敏色素的化学性质多肽硫醚键红光PrPfr生色团与脱辅基蛋白的装配光敏色素有两种形式：吸收红光(R)的Pr型：最大吸收峰在红光区的660nm，生理钝化型。吸收远红光(FR)的Pfr型：最大吸收峰在远红光区的

5、730nm，生理活化型。两种类型可以相互转换：PrPfr红光远红光(二)光敏色素的光学性质(三)光敏色素的基因和分子多样性多基因家族，拟南芥中至少存在5个基因PHYA，PHYB，PHYC，PHYD，PHYE。不同基因编码的蛋白质有各自不同的时间、空间分布，有不同的生理功能。(四)光敏色素的光化学转换Pr和Pfr的在可见光波段上有相当多的重叠，因此在自然光照下植物体内同时存在着Pfr型和Pr型两种形式。Φ＝饱和红光为0.8饱和远红光0.025自然条件下，决定植物光反应的Φ值为0.01-0.05时就可以引起很显著的生理变化。[Pfr][Pfr]+[Pr]P

6、r和Pfr的转变包括光化学反应和黑暗反应，光化学反应局限于生色团，黑暗反应只有在有水的条件下才能发生。这就可以解释为什么干种子没有光敏色素反应，而用水浸泡后的种子有光敏色素反应。前体660nm730nmPfr[X][Pfr.X]生理反应Pr合成破坏暗逆转第二节光敏素的分布、生理作用和反应类型二、光敏色素的生理作用一、光敏色素的分布三、光敏色素调节的反应类型从藻类到被子植物；各种器官组织中；植物分生组织和幼嫩器官，含量较高。通常黄化苗中光敏色素含量比绿色组织中高出50～100倍。主要部位：质膜、线粒体、质体和细胞质。一、光敏色素的分布第二节光敏素的分布、

7、生理作用和反应类型黄化豌豆幼苗中光敏素的分布图二、光敏色素的生理作用生理作用十分广泛，它影响植物的一生。光敏色素的快反应（以分秒计）：棚田效应：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粘附现象。光敏色素的慢反应（以小时和天数计）：如红光促进莴苣种子的萌发。三、光敏色素的反应类型根据对光量的需求，反应分为3种类型：1.极低辐照度反应：可被0.0001-0.1μmol/m2的光诱导;在Φ值仅为0.0002时就满足反应条件；遵守反比定律，即反应的程度与光辐照度和光照时间的乘积成正比；由于远红光使97%

8、的Pfr正常地转化为Pr，仍保留3%的Pfr，所以红光反应不能被远红光逆转。黑暗中燕麦胚芽鞘的